聲發(fā)射源的定位方法

1、2. 3聲發(fā)射源定位方法1.一維（線）定位一維（線）定位就是在一維空間中確定聲發(fā)射源的位置坐標，亦稱直線定位法。 線定位是聲源定位中最簡單的方法。一維定位至少采用兩個傳感器和單時差，是 最為簡單的時差定位方式，其原理見圖2.3。SIS2圖2.3 維定位法Fig.2.3 AE 1-D localization若聲發(fā)射波源從q到達傳感器和七的時間差為At，波速為v，則可得下式:|葉QS2| =v -At（2.9）離兩個傳感器的距離差相等的軌跡為如圖所示的一條雙曲線。聲發(fā)射源就位 于此雙曲線的某一點上。線定位僅提供波源的雙曲線坐標，故還不屬點定位，主要 用于細長試樣、長管道、線焊縫等一維元的檢測。2

2、二維（平面）定圖2.4二維(平面)定位法Fig.2.4 AE 2-D localization二維定位至少需要三個傳感器和兩組時差，但為得到單一解一般需要四個傳 感器三組時差。傳感器陣列可任意選擇，但為運算簡便,常采用簡單陣列形式，如三 角形、方形、菱形等。近年來,任意三角形陣列及連續(xù)多陣列方式也得到應用。 就原理而言,波源的位置均為兩組或三組雙曲線的交點所確定。由四個傳感器構(gòu) 成的菱形陣列平面定位原理見圖2.4。若由傳感器S和S間的時差At所得雙曲線為1,由傳感器S和S間的時 13X24At所得雙曲線為2,波源Q離傳感器S和凡,S和S的距離分別為L和L，波速 Y1324XY為v ,兩組傳感器

3、間距分別為a和b,那么，波源就位于兩條雙曲線的交點Q(X, Y) 上，其坐標可由下面方程求出：工-Y!= 1faJ2 ) 2) L 2 )1工-X2= 1f L 丫 f b f L 丫-Y- - -Y2 )2J 2 )(2.10)平面定位除了上述菱形定位方式外，常見的還有三角形定位、四邊形定位、 傳感器任意布局定位等。傳感器任意布局定位方式是用戶在布置聲發(fā)射傳感器時 不再受三角形、四邊形的限制，而根據(jù)對象的實際需要隨意布置傳感器，而將傳感 器坐標位置輸入計算機來定位。3.三維(3D)空間定位對于波速均勻的各向同性材料，聲發(fā)射信號傳播的走時方程為:(2.11)式中：x., y. , z., z為

4、聲發(fā)射源的三維坐標，&-x+（yy * +（ZZ ） =（ti-t）t.分別為第1個傳感器的三維坐標和到達時間；x，y， 為信號從聲發(fā)射源傳出的時間，v為信號在材料中轉(zhuǎn) 播的速度(v0)。雖然在實際應用中，混凝土材料不是嚴格的各向同性均勻材料, 但是當材料總體上差異不大時一般仍采用均勻各向同性速度模型來近似。當波速 未定時，三維定位的未知量共有5個,分別為x，y，z，t，v。因此理論上只要有5 個傳感器收到聲發(fā)射信號就可以進行聲發(fā)射源的三維定位。在一般情況下，聲發(fā) 射信號在材料中的傳播速度可以由斷鉛試驗來測定,因此最少通過4個空間分布 的傳感器即可實現(xiàn)三維定位。聲發(fā)射源定位的原理非常簡單，但是由于到達時間 識別不準確、波速不均勻、背景噪聲等因素的影響，常常導致定位精度不高。