线性神经网络及模态声发射在时差定位中的应用

分析了影响时差定位法精度的主要因素,将线性神经网络方法和模态声发射理论应用于突发声发射定位中,并在板结构上进行实验验证。实验结果表明,达到了精确定位的预期要求,定位不确定度由1.89%降至0.45%,较好地满足了工程实际需要。该方法不仅适用于突发声发射时差定位,也为连续声发射时差定位奠定了基础。     

断铅试验声发射信号处理与损伤源定位研究

以断铅试验为例模拟材料的断裂损伤事件,进行声发射特征参数和损伤源定位的试验研究,采用小波变换对声发射信号进行分解和重构。结果表明:声发射计数、能量和有效值对断铅具有较高的检测灵敏度;仅依据声发射幅值并不能判断铅芯断裂释放的声发射信号能量的高低。采用4层小波变换将断铅声发射信号分解到不同的频率段并进行重构,将高频接触摩擦信号和低频噪音信号滤除,能准确提取铅芯断裂特征信息。通过布置多个传感器对断铅位置进行定位的方法完全可行,时差线定位偏差不超过10 mm。     

一种声发射源的新型平面定位方法研究

声发射现象中产生的弹性波在传播时声压遵从指数衰减规律,文中提出一种利用声衰减特性对声发射源进行平面定位的能量定位新方法。从理论上导出了该方法的定位计算公式,并用AE21C型声发射仪在高分子合成纤维平板上以铅笔芯折断产生信号为模拟源进行了实验测量,证明这种新的源定位方法可行,并具有无须测量传声媒质的声衰减和声速等优点。     

基于近场波束形成法的声发射源定位研究

引入近场波束形成法处理声发射信号,研究在小区域布置少量传感器来实现声发射源定位的新方法.首先,利用板波理论进行声发射信号传播特性研究,对比了板中声发射信号与空气中声波传播的差异性,分析了波束形成法应用于声发射源定位的问题.并在板上进行断铅实验,验证了近场波束形成法进行声发射源定位的有效性.最后,在旋转机械碰摩模拟实验台上进行了碰摩实验,利用波束形成法进行碰摩声发射源定位,所提出的方法能有效地定位旋转机械初始碰摩位置.所得结果可为声发射源定位提供一种新途径.     

基于短时能量的声发射源定位方法研究

通过分析语音信号端点检测的原理,提出将语音信号的短时能量端点检测方法应用于声发射信号到达时间的测定,并采用光纤F-P双探头传感器进行定位实验。首先,运用经验模态分解（EMD）对传感器接收到的声发射信号进行滤波预处理;其次,通过计算声发射信号的短时能量来确定声发射信号的到达时间;最后,根据各传感器检测到的声发射信号的到达时间差进行声发射源定位。实验结果显示,绝对定位精度达到4.9mm,相对精度达到4.67%,证明此方法可行,并达到精度要求。     

声发射技术及其在检测中的应用

介绍了声发射检测技术原理及其发展历程和现状,综述声发射信号处理的困难、降噪方法、信号分析方法、源定位和在检测中的应用,以及目前我国声发射技术需解决的问题和发展趋势.     

基于Chan与Geiger混合算法的声发射源定位方法

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。     

基于Lamb波的风电叶片复合材料声发射源定位研究

声发射波在风电叶片薄板结构中传播时产生的多模态效应及频散现象使得波速的测定较为困难,导致声发射源定位误差过大。针对以上问题,从声发射波传播的物理机制出发,利用完备总体经验模态分解(CEEMD)结合Lamb波理论对风电叶片复合材料在不同应力状态下产生的声发射波进行断铅实验研究。研究结果表明:作用于叶片薄板结构的应力方向不同,将会产生不同频率、不同声速的应力波。垂直应力主要激发出弯曲波,该波波速较低(约1 357 m/s),幅值衰减较快,频率主要集中于50 kHz左右;平行应力主要激发出扩展波,该波波速较高(约3 634 m/s),幅值衰减较慢,频率主要集中于150 kHz左右。扩展波无频散效应且衰减较慢,更加适合风电叶片薄板结构声发射源定位。     

模态声发射在结构材料缺陷定位中的研究

针对在役结构材料中间时存在静态和动态缺陷时难于进行缺陷平面定位的问题，利用声发射技术实时记录声发射波形时域信号的特点，结合薄板中Lamb波的频散特性和Gabor小波时频分析方法，研究并提出了一种新的实用定位方法。该方法通过先后采用三角形和椭圆平面定位方法可分别反演动态缺陷、静态缺陷的位置，并利用低频时频散不明显的对称模态波速和同一时域信号的相对时差来避免波速变化与各传感器间灵敏度差异和门槛值不同对椭圆定位精度的影响。经过实验研究证明，应用这种方法反演得到的缺陷位置和实际缺陷位置一致。     

岩体声发射与微震监测定位技术及其应用

岩体在破坏之前 ,都会出现声发射和微震现象。通过仪器监测声发射和微震 ,就可以判定岩体的失稳状态及其位置。文中论述了监测和定位原理 ,简介了专门开发的单通道监测仪和多通道监测定位系统的结构和功能。该系统的绝对定位误差为 8 6m ,相对误差小于 10 %。在 4个有色金属矿山的实际应用表明 ,利用该系统的监测结果 ,可对采场或空区的稳定性作出及时、准确的评价 ,对岩体的失稳状态作出预报     

基于代数网络和混沌参数的碰摩声发射源定位方法研究

针对时差定位法受不同模式波速度差异及波形传播畸变等因素影响的问题,将神经网络技术应用到声发射源定位中.为了克服传统BP算法训练时间长和精度不够高的缺点,提出代数神经网络概念,在网络训练阶段引入代数算法.将复杂的非线性优化问题转化为简单的代数方程组求解问题,直接获得最优点,大大缩短了网络的学习时间.同时作为定位特征研究分析了转子碰摩声发射信号的非线性动力学特性,提出了关联维数、最大Lyapunov指数和Kolmogoroy熵等声发射源的非线性动力学新特征,并将其作为神经网络的输入定位特征.实验结果表明,利用这些声发射源的非线性动力学特征和神经网络结合能较好地解决了碰摩声发射源定位问题,为转子碰摩故障诊断提供依据,具有良好的应用前景和进一步研究的价值.     

BP神经网络在风电塔筒裂纹AE源定位中的应用

针对常规无损检测方法难以对在役风电塔筒进行实时监测及检测效率低等问题,为实现在役风电塔筒的在线监测和塔筒裂纹源的定位。该文提出一种声发射检测技术与BP神经网络相结合的智能定位方法,研究声发射传感器分布对智能定位输出结果的影响。研究结果表明:该方法可有效解决风电塔筒裂纹声发射源的定位问题,为在役风电塔筒运行过程中的实时在线监测提供可靠依据;对于焊接结构对称且具有多条环焊缝的风电塔筒,声发射传感器的分布位置应避开塔筒构件的对称位置,以此提高智能定位输出结果的准确性,为在役风电塔筒检测时声发射传感器的合理、有效布置提供参考。     

列车转向架运行姿态检测系统的研究

安全是列车运行的首要前提,姿态角是评估列车运行稳定性的重要参数.该文介绍基于捷联惯性导航技术,在当地地理导航坐标系中使用四元数法进行姿态更新,并结合方向余弦法及欧拉角法推算出姿态角的方法.在模型车转向架上安装六自由度惯性传感器,绕椭圆形轨道运行两圈,测得比力及角速度,导人Matlab编写的程序,解算出姿态角,为评估列车运行状态提供依据.     

Quantitative acoustic emission source characterization of microcrackings in steel

Acoustic emission (AE) source wave analysis is a new NDE technique for the investigation of dynamic fracture process. We applied this technique to the quantitative characterization of crack sources in ductile fracture. Using two samples of ASTM A533B steel with different sulfur content, acoustic emissions during fracture toughness tests were detected, located, and analyzed. The detected AE signals were classified into two types according to the analyzed source waveforms. One was a signal due to microcracking at the MnS inclusion, and the other was a signal due to coalescence of the voids. The results of the source wave analysis showed that microcracking at the inclusions was due to Mode I type tension crack with sizes of 10–30 µm, and the coalescence of the voids was due to tension shear mixed cracks with sizes of 60–100 µm. It was confirmed that this technique is very effective for the quantitative evaluation of microcrackings and for the detection of the nucleation and growth of cracks.     

高速转向架技术的创新研究

在介绍我国高速列车发展和创新研究平台建立的基础上,开展了引进高速动车组从轮对踏面及内侧距、线路不平顺到动车组参数的适应性研究;以提升动车组运行速度为目标,优化了京津城际铁路高速动车组的参数,并开展科学研究性试验.获得了最高运行速度394.3 km/h的高速列车运动行为及耦合系统的动力学响应特征;针对京沪高速铁路用新一代高速列车速度目标值,京津城际动车组的运用情况和无砟高架线路的不平顺谱特性,在保证更高临界速度的基础上,为了进一步提高动车组的垂向和横向动力学性能,完成了转向架结构和参数的进一步优化,实现了引进动车组的消化吸收再创新.     

声发射检测中利用能量进行定位的新方法

声发射检测过程中,对缺陷的定位是重要的一个步骤,传统的声发射检测利用时差定位方法,而时差定位里重要的参数是声速。通过推导,得到一种利用声衰减特性和能量参数对声发射源进行定位的新方法,并用声发射仪对普通钢件以铅笔芯折断作为模拟源进行测试,证明这种无需声速测量的新方法可行,且准确性可以得到保证。该方法的提出为声发射定位技术拓展了新方向,对提高声发射检测质量有一定的帮助。     

Commentary on “quantiative acoustic emission source characterization of microcracking in steel”

Results published recently by Takatsubo and Kishi concerning acoustic emission during ductile fracture of A533B steel indicated that high-amplitude emissions observed were associated with tension/shear mixed-mode cracking. These results appear to be consistent with (and complementary to) the conclusions reached by the present author in work on pressure vessel steels, including A533B, in which the onset of slow stable cracking was associated with the occurrence of high-amplitude emissions, and in which these emissions were shown to be associated with a fracture mechanism involving shear linkage of voids. The present paper examines the conclusions which can be drawn from these complementary programs, and discusses the link between ductile fracture and acoustic emission.