面向结构损伤的声发射源定位系统研究.pdf

中文摘要 摘 要 结构安全监测关乎国民的生命、财产安全，然而每年因结构安全问题引发的 事故依然层出不穷，因此寻找一种安全可靠的无损检测方法具有重大的意义。声 发射检测技术相比于其他无损检测方法具有无辐射、无污染、实时性强、适用性 强等优点，因此得到了广泛的推广。本文旨在结合声发射检测技术和嵌入式技术， 对结构安全进行监测，并对结构的破坏点即声发射源的位置进行有效定位，以便 维护人员对故障点进行有效甄别。 论文首先对声发射源定位技术发展状况进行了介绍，提出了论文的研究重点 包括声发射系统的软硬件平台设计，声发射源四组联定位方法设计、声发射无线 测量网络设计和监测区域警示等级划分四个方面。 声发射软硬件平台采用了 FPGA+MCU 设计架构。FPGA 具有高速性、并行 性、灵活性等特点，适合作为主控芯片控制AD 芯片完成声发射信号采集、处理、 存储以及声发射测量网络时间同步等功能。同时本文根据设计需要将测量节点分 为普通节点和终端节点。终端节点的MCU 选用了 BCM2837 芯片,性能强大，支 持多种操作系统；普通节点功能较终端节点做了删减并出于成本考虑，MCU 选用 了MSP430 。此外本文利用 QT+SQLite 为软硬件系统提供友好的操作界面，以及 便捷的数据管理方式。论文详细阐述了声发射源定位平台各个部分的工作原理、 设计结构，为实现本课题目标提供了软硬件基础。 论文针对目前声发射源定位方法存在的不足，提出四组联定位方法，通过基 于硬件同步机制的AE 起始点检测方法测量声发射信号到达不同传感器的时延差， 有效提高了系统实时性、降低了网络负荷、实现了算法简化。同时本文将最小二 乘与泰勒迭代方法结合，将最小二乘法得到的声发射源坐标作为泰勒迭代算法的 初值，减少了算法迭代次数，提高了算法速度。 论文组建了声发射无线测量网络，并对声发射无线测量节点进行时间同步， 同时对测量节点的组织方式进行设计以此监测声发射源拓展轨迹。同时，论文以 声发射事件为单位，根据波形相似度对信号波形进行划分，筛除噪声以及不满足 定位要求的波段，为提高定位系统的稳定性避免错误定位，提供了一种技术思路。 论文最后建立SOFM-EEG 视觉警示模型，利用自组织特征映射网络（SOFM ） 对监测区域进行警示等级划分，并根据EEG 视觉实验结果对警示等级进行匹配和 可视化显示。 关键字：声发射源定位；四组联定位方法；无线声发射网络；警示等级 I 英文摘要 Abstract Structural safety monitoring is related to the safety of peoples lives and property. However, accidents caused by structural safety problems continue to emerge every year. Therefore, it is of great significance to find a safe and reliable non-destructive testing method. Compared with other non-destructive testing methods, acoustic emission testing technology has the advantages of non-radiation, non-pollution, real-time and applicability, so it has been widely promoted. The purpose of this paper is to monitor the safety of structure by combining acoustic emission detection technology and embedded technology, and to loca