一种声学发射源定位方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种声学发射源定位方法及系统，所述方法包括以下步骤：在待测结构体不同位置上设置若干声学信号接收点，获取声学信号在两两不同声学信号接收点之间的时差值及在不同声学信号接收点对应的首波幅度，将所述时差值及首波幅度作为数据集；根据所述数据集和声学发射源位置坐标对所述残差神经网络进行训练，获取所述时差值、首波幅度与声学发射源位置坐标的对应关系；重新获取声学信号在两两不同声学信号接收点之间时差值及在不同声学信号接收点对应的首波幅度，根据所述对应关系，获取声学发射源坐标。本发明专利技术提供的一种声学发射源定位方法，提高了对声学发射源的定位精度。

【技术实现步骤摘要】
一种声学发射源定位方法及系统
本专利技术涉及声学定位
，尤其涉及一种声学发射源定位方法及系统。
技术介绍
结构完整性直接关系到整个设备或建筑的可靠性和安全性，在结构损伤演变的过程中常伴随着声发射的物理过程，及时捕捉到声发射现象，通过分析声发射信号的规律和特征可以准确实现结构体的损伤识别与定位。因此，实现对工程结构健康实时监测和分析，特别是针对不同场景中依据声学分析来快速且精准定位损伤位置显得尤为重要。在工程结构中，通过对物体结构产生的声发射现象分析从而达到结构健康监测目的的方式，广泛应用于机械、土木、航空、航天、电力、资源运输等行业。传统的基于声学现象采集和分析的损伤定位方法有激励接收衰减法、信号单差值分析法、仿真模型分析法等。这些方法可以实现对结构体损伤及其他声发射源位置大致范围的确定，但是这些方法大多对工程结构体损伤及其他声学发射源的定位精度较差。
技术实现思路
有鉴于此，有必要提供一种声学发射源定位方法及系统，用以解决现有技术中对声学发射源的定位精度较差的问题。本专利技术提供了一种声学发射源定位方法，包括以下步骤：在待测结构体不同位置上设置若干声学信号接收点，获取声学信号在两两不同声学信号接收点之间的时差值及在不同声学信号接收点对应的首波幅度，将所述时差值及首波幅度作为数据集；根据所述数据集和声学发射源位置坐标对所述残差神经网络进行训练，获取所述时差值、首波幅度与声学发射源位置坐标的对应关系；重新获取声学信号在两两不同声学信号接收点之间时差值及在不同声学信号接收点对应的首波幅度，根据所述对应关系，获取声学发射源坐标。进一步地，获取声学信号在两两不同声学信号接收点之间的时差值，具体包括：通过所述若干声学信号接收点分别接收声学发射源发射的信号，在所述若干声学信号接收点处分别获取对应的信号起始点，根据所述信号起始点，获取声学信号在两两不同声学信号接收点之间的时差值。进一步地，在所述若干声学信号接收点处分别获取对应的信号起始点，具体包括：对所述接收的声学发射源发射的信号转换为电信号，并进行带通滤波及采集，获取声学发射源发射的信号对应的电信号，获取所述电信号在一段时间内的瞬时相位，以瞬时相位为-π时的信号点作为信号起始点。进一步地，获取声学信号在不同声学信号接收点对应的首波幅度，具体包括：在所述电信号中获取第一个超过设定幅度阈值的点和在此之后第一个低于设定幅度阈值的点，对两个点之间的信号进行峰值比较，以最大值为首波幅度，以此获取声学信号在不同声学信号接收点对应的首波幅度。进一步地，获取声学信号在不同声学信号接收点对应的首波幅度，具体包括：以所述信号起始点为监测信号的起点，当信号的瞬时相位变为零时，则以其对应的幅度，作为首波幅度，以此获取声学信号在不同声学信号接收点对应的首波幅度。进一步地，获取声学信号在不同声学信号接收点对应的首波幅度，具体包括：在所述电信号中获取第一个超过设定幅度阈值的点和在此之后第一个低于设定幅度阈值的点，对两个点之间的信号进行峰值比较，以最大值为首波幅度，以此获取声学信号在不同声学信号接收点对应的第一首波幅度以所述信号起始点为监测信号的起点，当信号的瞬时相位变为零时，则以其对应的幅度，作为首波幅度，以此获取声学信号在不同声学信号接收点对应的第二首波幅度根据及获取声学信号在不同声学信号接收点对应的首波幅度，其中，n表示声学信号接收点个数。进一步地，根据及获取声学信号在不同声学信号接收点对应的首波幅度，具体包括：根据首波幅度计算公式获取声学信号在不同声学信号接收点对应的首波幅度，所述首波幅度计算公式为其中，1≤i≤n。进一步地，所述声学发射源定位方法还包括，若超过设定阈值，则重新获取声学信号在声学信号接收点i对应的第一首波幅度和第二首波幅度。进一步地，根据所述数据集和声学发射源位置坐标对所述残差神经网络进行训练，具体包括：将所述数据集和声学发射源位置坐标分别作为残差神经网络的输入量和标签量，对所述残差神经网络进行训练。本专利技术还提供了一种声学发射源定位系统，包括信号数据集获取模块、关系获取模块及声学发射源坐标获取模块；所述信号数据集获取模块，用于在待测结构体不同位置上设置若干声学信号接收点，获取声学信号在两两不同声学信号接收点之间的时差值及在不同声学信号接收点对应的首波幅度，将所述时差值及首波幅度作为数据集；所述关系获取模块，用于根据所述数据集和声学发射源位置坐标对所述残差神经网络进行训练，获取所述时差值、首波幅度与声学发射源位置坐标的对应关系；所述声学发射源坐标获取模块，用于重新获取声学信号在两两不同声学信号接收点之间时差值及在不同声学信号接收点对应的首波幅度，根据所述对应关系，获取声学发射源坐标与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：通过在待测结构体不同位置上设置若干声学信号接收点，获取声学信号在两两不同声学信号接收点之间的时差值及在不同声学信号接收点对应的首波幅度，将所述时差值及首波幅度作为数据集；根据所述数据集和声学发射源位置坐标对所述残差神经网络进行训练，获取所述时差值、首波幅度与声学发射源位置坐标的对应关系；重新获取声学信号在两两不同声学信号接收点之间时差值及在不同声学信号接收点对应的首波幅度，根据所述对应关系，获取声学发射源坐标，提高了对声学发射源的定位精度。附图说明图1为本专利技术提供的声学发射源定位方法的流程示意图；图2为本专利技术提供的峰值确定示意图；图3为本专利技术提供的残差神经网络训练流程图；图4为本专利技术提供的基于钢板材料的声学激励定位实验示意图；图5为本专利技术提供的不同材料对应的实验输出误差示意图；图6为本专利技术提供的声学发射源定位系统的结构示意图。具体实施方式下面结合附图来具体描述本专利技术的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本专利技术的实施例一起用于阐释本专利技术的原理，并非用于限定本专利技术的范围。实施例1本专利技术实施例提供了一种声学发射源定位方法，其流程示意图，如图1所示，所述方法包括以下步骤：S1、在待测结构体不同位置上设置若干声学信号接收点，获取声学信号在两两不同声学信号接收点之间的时差值及在不同声学信号接收点对应的首波幅度，将所述时差值及首波幅度作为数据集；S2、根据所述数据集和声学发射源位置坐标对所述残差神经网络进行训练，获取所述时差值、首波幅度与声学发射源位置坐标的对应关系；S3、重新获取声学信号在两两不同声学信号接收点之间时差值及在不同声学信号接收点对应的首波幅度，根据所述对应关系，获取声学发射源坐标。一个具体实施例中，将若干个(优选为4个)具有应力波接受和电信号转换能力的传感器(即为声学信号接收点)放置于钢制结构待测范围边缘不同位置并固定，通过激励装置冲击钢制结构，模拟监测过程中结构体随时可能发生的结构损伤或变化过程伴随产生的应力波，将传感器转换的电信号通过带通滤波电路，得到初步处理后的电信号；通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种声学发射源定位方法，其特征在于，包括以下步骤：/n在待测结构体不同位置上设置若干声学信号接收点，获取声学信号在两两不同声学信号接收点之间的时差值及在不同声学信号接收点对应的首波幅度，将所述时差值及首波幅度作为数据集；/n根据所述数据集和声学发射源位置坐标对所述残差神经网络进行训练，获取所述时差值、首波幅度与声学发射源位置坐标的对应关系；/n重新获取声学信号在两两不同声学信号接收点之间时差值及在不同声学信号接收点对应的首波幅度，根据所述对应关系，获取声学发射源坐标。/n

【技术特征摘要】
1.一种声学发射源定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
在待测结构体不同位置上设置若干声学信号接收点，获取声学信号在两两不同声学信号接收点之间的时差值及在不同声学信号接收点对应的首波幅度，将所述时差值及首波幅度作为数据集；
根据所述数据集和声学发射源位置坐标对所述残差神经网络进行训练，获取所述时差值、首波幅度与声学发射源位置坐标的对应关系；
重新获取声学信号在两两不同声学信号接收点之间时差值及在不同声学信号接收点对应的首波幅度，根据所述对应关系，获取声学发射源坐标。


2.根据权利要求1所述的声学发射源定位方法，其特征在于，获取声学信号在两两不同声学信号接收点之间的时差值，具体包括：
通过所述若干声学信号接收点分别接收声学发射源发射的信号，在所述若干声学信号接收点处分别获取对应的信号起始点，根据所述信号起始点，获取声学信号在两两不同声学信号接收点之间的时差值。


3.根据权利要求2所述的声学发射源定位方法，其特征在于，在所述若干声学信号接收点处分别获取对应的信号起始点，具体包括：
对所述接收的声学发射源发射的信号转换为电信号，并进行带通滤波及采集，获取声学发射源发射的信号对应的电信号，获取所述电信号在一段时间内的瞬时相位，以瞬时相位为-π时的信号点作为信号起始点。


4.根据权利要求3所述的声学发射源定位方法，其特征在于，获取声学信号在不同声学信号接收点对应的首波幅度，具体包括：在所述电信号中获取第一个超过设定幅度阈值的点和在此之后第一个低于设定幅度阈值的点，对两个点之间的信号进行峰值比较，以最大值为首波幅度，以此获取声学信号在不同声学信号接收点对应的首波幅度。


5.根据权利要求3所述的声学发射源定位方法，其特征在于，获取声学信号在不同声学信号接收点对应的首波幅度，具体包括：以所述信号起始点为监测信号的起点，当信号的瞬时相位变为零时，则以其对应的幅度，作为首波幅度，以此获取声学信号在不同声学信号接收点对应的首波幅度。


6.据权利要求3所述的声学发射源定位方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：李辰伟，罗明璋，黑创，周帆，肖世寰，王爱民，龚晨，许聪，彭文飞，李问周，
申请(专利权)人：湖北三赫智能科技有限公司，长江大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42