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(biāo)，亦稱直線定位法。 線定位是聲源定位中最簡(jiǎn)單的方法。一維定位至少采用兩個(gè)傳感器和單時(shí)差，是 最為簡(jiǎn)單的時(shí)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(dá)傳感器和七的時(shí)間差為At，波速為v，則可得下式:|葉QS2| =v -At（2.9）離兩個(gè)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(diǎn)上。線定位僅提供波源的雙曲線坐標(biāo)，故還不屬點(diǎn)定位，主要 用于細(xì)長(zhǎng)試樣、長(zhǎng)管道、線焊縫等一維元的檢測(cè)。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(gè)傳感器和兩組時(shí)差，但為得到單一解一般需要四個(gè)傳 感器三組時(shí)差。傳感器陣列可任意選擇，但為運(yùn)算簡(jiǎn)便,常采用簡(jiǎn)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(yīng)用。 就原理而言,波源的位置均為兩組或三組雙曲線的交點(diǎn)所確定。由四個(gè)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(shí)差A(yù)t所得雙曲線為1,由傳感器S和S間的時(shí) 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(zhǎng)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(diǎn)Q(X, Y) 上，其坐標(biāo)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(shí) 不再受三角形、四邊形的限制，而根據(jù)對(duì)象的實(shí)際需要隨意布置傳感器，而將傳感 器坐標(biāo)位置輸入計(jì)算機(jī)來定位。3.三維(3D)空間定位對(duì)于波速均勻的各向同性材料，聲發(fā)射信號(hào)傳播的走時(shí)方程為:(2.11)式中：x., y. , z., z為

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