基于Chan与Geiger混合算法的声发射源定位方法
发布时间：2021-08-23 15:30
Geiger定位算法是一种广泛应用的岩石损伤声发射源定位方法,但该算法受初始值影响较大,直接影响了算法的应用效果。文章充分挖掘Chan算法的特性,提出了一种混合Chan与Geiger算法的优化算法,利用Chan算法对损伤声源进行初始定位,再融合Geiger算法进行迭代解算。通过数值计算和断铅实验对所提出的混合算法进行理论分析和实验验证,结果表明:该混合算法简便、易行、结果可靠,能够有效提升声发射源定位算法的收敛速度和定位精度;在传感器数量较少时,该混合算法具有较强的适应性;在布设4个单维传感器的条件下,Chan与Geiger混合算法较最小二乘法与Geiger混合算法,定位结果更加精确,且迭代次数更少,能有效提高计算效率。该研究对于提高岩石、混凝土材料的损伤定位和健康监测的测算精度以及工作效率具有一定的促进意义。
【文章来源】：声学技术. 2020,39(05)北大核心CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
传感器布置方式及模拟声源位置
636声学技术2020年3实验验证本次实验采用的是PAC公司的Micro-Ⅱ型声发射检测仪。实验工况与仿真计算的设定均保持一致。测试使用R6α型传感器(谐振频率为50kHz)，前置放大器增益为40dB，采样频率为1MHz，门槛值设为30dB。实验待测样品为混凝土材料，尺寸大小为0.15m×0.15m×0.15m；传感器与样品表面通过凡士林充分耦合；混凝土样品与地面之间放置软泡沫，以避免无关声音和振动源的干扰。实验按照“对角式”布局在混凝土表面布设了4个传感器(见图2)，各传感器具体位置见表4。为有效规避声速对实验结果的影响，采用文献[17]中的相关方法，借助声发射仪对混凝土样品进行声速测定，多次测量后求得平均声速为4641.3m·s-1。随后，使用“断铅法”进行测试，以断铅事件作为单次声发射事件，记录声源到达各传感器的到达时间。断铅处坐标点为(0.0320,0.0800,0.1500)，各到达时间如表4所示。运用混合算法在迭代100次范围内，得到最小距离误差、定位结果及迭代次数，结果如表5所示。由表5可知，在预设测试条件下，Chan与Geiger混合算法较最小二乘法与Geiger混合算法声发射源定位结果更加准确，有效降低了距离误差，实验精度提高了约69.5%。由此可见，实验结果与数值仿真结果具有较好的一致性，表明所提出的混合算法具有良好的适用性，特别在传感器数量较少情况下，Chan与Geiger混合算法依然能够提供较高的定位精度和计算效率。图2定位实验中的传感器布置方式Fig.2Sensorarrangementinpositioningexperiment表4传感器的位置坐标及到达时间Table4Positioncoordinatesandarrivaltimeofe
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于粒子群优化算法的未知波速声发射定位数值模拟[J]. 杨道学,赵奎,曾鹏,卓毓龙. 岩土力学. 2019(S1)
[2]基于小波变换降噪的声发射源定位方法[J]. 王宗炼,任会兰,宁建国. 振动与冲击. 2018(04)
[3]基于经验小波变换的复合材料板声发射源定位[J]. 袁梅,商富凯,董韶鹏. 北京航空航天大学学报. 2018(07)
[4]全相位与Geiger算法的岩石声发射源定位方法[J]. 黄晓红,孙国庆,张凯月. 传感技术学报. 2016(11)
[5]基于多次互相关和Geiger算法的声发射源定位研究[J]. 黄晓红,孙国庆,张凯月,王婕. 矿业研究与开发. 2016(07)
[6]金属薄板中导波的模态识别和波速测定[J]. 张维刚,李凯丽,肉孜麦麦提,黄志刚,项疆腾. 声学技术. 2015(04)
[7]矿山安全声发射实时监测系统的设计与实现[J]. 张勋,熊庆国,蒋贤成. 金属矿山. 2015(07)
[8]有效围压对煤体破裂声发射信号影响研究[J]. 邱兆云,潘一山,罗浩,杨月,陈广阳. 中国安全生产科学技术. 2015(04)
[9]陶瓷材料破坏过程中的声发射源定位方法[J]. 褚亮,任会兰,龙波,宁建国. 兵工学报. 2014(11)
[10]基于广义互相关时延估计算法的声发射定位技术[J]. 金中薇,姜明顺,隋青美,赛耀樟,路士增,曹玉强,张法业,贾磊. 传感技术学报. 2013(11)
本文编号：3358129
【文章来源】：声学技术. 2020,39(05)北大核心CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
传感器布置方式及模拟声源位置
636声学技术2020年3实验验证本次实验采用的是PAC公司的Micro-Ⅱ型声发射检测仪。实验工况与仿真计算的设定均保持一致。测试使用R6α型传感器(谐振频率为50kHz)，前置放大器增益为40dB，采样频率为1MHz，门槛值设为30dB。实验待测样品为混凝土材料，尺寸大小为0.15m×0.15m×0.15m；传感器与样品表面通过凡士林充分耦合；混凝土样品与地面之间放置软泡沫，以避免无关声音和振动源的干扰。实验按照“对角式”布局在混凝土表面布设了4个传感器(见图2)，各传感器具体位置见表4。为有效规避声速对实验结果的影响，采用文献[17]中的相关方法，借助声发射仪对混凝土样品进行声速测定，多次测量后求得平均声速为4641.3m·s-1。随后，使用“断铅法”进行测试，以断铅事件作为单次声发射事件，记录声源到达各传感器的到达时间。断铅处坐标点为(0.0320,0.0800,0.1500)，各到达时间如表4所示。运用混合算法在迭代100次范围内，得到最小距离误差、定位结果及迭代次数，结果如表5所示。由表5可知，在预设测试条件下，Chan与Geiger混合算法较最小二乘法与Geiger混合算法声发射源定位结果更加准确，有效降低了距离误差，实验精度提高了约69.5%。由此可见，实验结果与数值仿真结果具有较好的一致性，表明所提出的混合算法具有良好的适用性，特别在传感器数量较少情况下，Chan与Geiger混合算法依然能够提供较高的定位精度和计算效率。图2定位实验中的传感器布置方式Fig.2Sensorarrangementinpositioningexperiment表4传感器的位置坐标及到达时间Table4Positioncoordinatesandarrivaltimeofe
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于粒子群优化算法的未知波速声发射定位数值模拟[J]. 杨道学,赵奎,曾鹏,卓毓龙. 岩土力学. 2019(S1)
[2]基于小波变换降噪的声发射源定位方法[J]. 王宗炼,任会兰,宁建国. 振动与冲击. 2018(04)
[3]基于经验小波变换的复合材料板声发射源定位[J]. 袁梅,商富凯,董韶鹏. 北京航空航天大学学报. 2018(07)
[4]全相位与Geiger算法的岩石声发射源定位方法[J]. 黄晓红,孙国庆,张凯月. 传感技术学报. 2016(11)
[5]基于多次互相关和Geiger算法的声发射源定位研究[J]. 黄晓红,孙国庆,张凯月,王婕. 矿业研究与开发. 2016(07)
[6]金属薄板中导波的模态识别和波速测定[J]. 张维刚,李凯丽,肉孜麦麦提,黄志刚,项疆腾. 声学技术. 2015(04)
[7]矿山安全声发射实时监测系统的设计与实现[J]. 张勋,熊庆国,蒋贤成. 金属矿山. 2015(07)
[8]有效围压对煤体破裂声发射信号影响研究[J]. 邱兆云,潘一山,罗浩,杨月,陈广阳. 中国安全生产科学技术. 2015(04)
[9]陶瓷材料破坏过程中的声发射源定位方法[J]. 褚亮,任会兰,龙波,宁建国. 兵工学报. 2014(11)
[10]基于广义互相关时延估计算法的声发射定位技术[J]. 金中薇,姜明顺,隋青美,赛耀樟,路士增,曹玉强,张法业,贾磊. 传感技术学报. 2013(11)
本文编号：3358129
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