基于小波分析的声发射源定位技术
李光海 刘时风
(清华大学机械工程系北京 100084)
摘 要:本文提出了一种基于小波变换的定位方法:从接收到的信号中提取出某一频率的柔性波随时间变化的规律，在理论分析的基础上证明,这个分离信号的最大幅值点所对应的时间就是该频率柔性波群速度的到达时间。根据这个到达时间,以及实际测量出的群速度就可以实现声发射源更精确的定位。
关键词:声发射 定位 小波分析
中图分类号: TH113
前言
确定声发射源的部位是声发射检测的主要目的之一，也是评价声发射仪器的一项重要指标。定位的准确度反映了声源的检测位置与实际出现的活动缺陷源位置的符合程度。如何提高声源的定位精度，最大限度地减少漏定位和伪定位，是声发射检测与评价以及声发射检测仪器性能中一个重要问题。
目前，根据声发射信号的类型，人们研究出的定位方法很多，对于工程上常见的突发性信号通常采用的方法有:区域定位法和时差定位法。区域定位法对传感器布置位置无特殊要求，但要求检测区域内声源信号至少被一个传感器接收到，声源的位置就是首先接收到声源信号的传感器附近位置。该方法的优点是传感器位置布置灵活，检测范围大，但检测到的声源的位置仅表示一定的区域，具有不确定性。
时差定位方法是根据声源信号到达同一阵列内不同传感器时所形成的一组时差，经过几何关系的计算确定声源位置。该方法定出来的声源为一确定点，可靠性高，大多数试验和声发射仪器中都是用时差定位来确定声源位置。
声发射源时差定位是采用声源到达传感器的时间差和传感器的坐标联立成方程组来计算的。对于三角形定位，一.般是在由多个传感器组合成的网络中，按一定算法选取某个三角形，在此三角形中联立方程以计算、判断出声源位置。从第一章的叙述可以知道，与其他的无损检测方法相比，声发射检测技术有着其自身优点，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，而准确定位是这些优点的前提条件。
1 声发射源时差定位原理
如图1所示，假设放置三个传感器组成任意三角形，传感器分别放在S1(x1,y1)、S2(x2,y2)及S3(x3,y3)点上，在P(x,y)上有一声发射源，距S1点的距离为R(图中所示的l1),则声源距S2、S3与距S1的距离差△S1和△S2可表示为:
ΔS1=PS2-PS1=ΔT1●V (1)
ΔS2 =PS3- PS1= ΔT2●V (2)
式中，V为声信号在介质中的传播速度，ΔT1和ΔT2分别为信号到达传感器S2、S1以及到达S3、S1的时间差。
