声发射源特征识别的最新方法
李光海,刘时风 ,耿荣生1), 沈功田2)
(清华大学 机械系 ,北京 100084)
摘 要 :介绍多传感器数据融合、时频能量模式分析及分形理论识别声发射源特征的方法, 说明基于波形分析的现代信号处理技术是揭示声发射源及信号传播规律的重要手段。
关键词 :声发射检验；多传感器数据融合；时频能量模式；分形理论；信号处理
中图分类号:TG115.28 文献标识码:A 文章编号:1000-6656(2002)12-0534-05
THE UP-TO-DATE METHODS FOR ACOUSTIC EMISSION SOURCE RECOGNITION
LI Guang-hai, LIU Shi-feng, GENG Rong-sheng, SHEN Gong-tian
(Department of Mechanical Engineering , Tsinghua University , Beijing 100084, China)
Abstract:The methods of multisensor data fusion , time-frequency-energy(TFE)pattern analysis and fractal theory for recognizing acoustic emission(AE)sources are described.Contemporary signal processing techniques are important to extract the characteristics of AE sources and the law of wave propagation.
Keywords:Acoustic emission testing；Multi-sensor data fusion；Time-frequency-energy；patternFractal theory；Signal processing
与其它无损检测方法相比,声发射(AE)检测技术有其自身优点,尤其是对大型构件的整体性检测,更能表现出其经济、快速和合理的特点。工程上无损检测的目的是为了对缺陷进行定位、定量和定性分析。人们对声发射源的定位(线性、平面和空间)和定量(能量、幅度和活性等)方面都进行了较深入的研究,并已制订了相应的判别标准(如GB/T18182等)。但对声发射源的定性方面研究较少,其中的主要原因之一是声发射仪器的制约,使人们无法对声发射信号进行全波形采集。随着计算机软、硬件技术的飞速发展, 基于计算机的测量技术也有了质的提高。已经出现了全波形数字化采集的声发射仪器,这给声发射源的定性识别带来了可能,也有人开始进行声发射模式识别方面的研究[1,2]。对于声发射波形的分析,根据采集到的波形进行合理的软硬件设置, 以提取任何感兴趣的声发射参数,而这已经大大超越传统意义上的声发射参数技术。另外,通常工程上使用的构件都是一个方向的尺寸远小于另外两个方向尺寸的板状构件,而从板波理论可知,声发射信号在传播过程中会产生多种模式的波, 而不同模式波的传播速度不同 ,若能针对某一模式的波进行时差和波速计算, 就能实现声发射源更精确的定位。以下简述声发射源识别的最新研究成果,即声发射源的多传感器数据融合识别技术、时频能量模式分析技术和声发射信号的分形处理技术。
1 声发射源多传感器数据融合识别技术[3]
在声发射检测中,为了达到较为精确的定位,通常采用时差定位方法,这就需要两个或两个以上的传感器组合使用。如平面三角形定位,用三个声发射传感器为一个定位组。而以前所进行的声发源特性识别方面的研究,都只是针对某一传感器的信号进行分析识别。由于声发射信号具有瞬态性和随机性,属于非平稳的随机信号,并且是由一系列频率和模式丰富的信号组成,而且在声波的传播过程中,又存在着衰减、反射、折射与模式转换, 所以对同一声发射源的分析识别,定位组的各个传感器的结果可能不同。在这种情况下, 要想获得较高的识别可信度, 就必须有一种方法对所获得的矛盾信息进行处理 ,对检测到的信号进行合理支配和使用,把多个传感器关于同一声发射源冗余或互补信息依照某种准则进行组合,减少识别过程中的不确定性,才能获得对声发射源的正确判断。尤其是对同一检测对象,采用不同类型的声发射传感器(如宽带和谐振等),到底更应该相信那个传感器的结果；更复杂的是,当同时存在超声或者应力应变等传感器的检测结果时,如何利用所有类型和不同位置传感器的信息,得到最为真实的结果,就显得非常重要。
