一种超低温液体环境下的钛合金气瓶声发射二维平面定位方法技术

本发明专利技术提供了一种超低温液体环境下的钛合金气瓶声发射二维平面定位方法，首先通过中心频率、持续时间以及能量等前端滤波技术剔除因超低温液体环境沸腾、声发射波传播模态和传播路径复杂而产生的反射、折射等高强度干扰噪声，再基于声发射时差定位原理，根据试验过程中的环境噪声水平、增益、检测门槛及其定位阵列形式和气瓶结构尺寸等，结合气瓶金属壁声发射波传播模态特征，给出计算声速、闭锁距离、过定位间距等定位参数的修正方法，从而实现超低温液体环境下声发射信号的二维平面定位，本发明专利技术可以实现钛合金气瓶在超低温液体环境下对声发射信号的精确定位，定位误差不大于相邻传感器间距的5％。感器间距的5％。感器间距的5％。

【技术实现步骤摘要】
一种超低温液体环境下的钛合金气瓶声发射二维平面定位方法


[0001]本专利技术属于无损检测
，涉及声发射时差定位检测技术，特别涉及一种超低温液体环境下的钛合金气瓶声发射二维平面定位方法。

技术介绍

[0002]低温钛合金气瓶是运载火箭、卫星、飞船等航天飞行器发动机系统的主要增压部件，气瓶工作环境为超低温环境(
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253℃)，具有工作压力高、质量轻、比强度高、设计安全系数小、可靠性要求高、工作环境恶劣等特点。声发射检测技术的动态无损检测特性可有效避免气瓶将危害性缺陷带入飞行过程，为了保障型号飞行安全，需要在液氮中(
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196℃)逐一对钛合金气瓶的整体完整性进行测量和监测。获得二维平面定位信息并在定位信息基础上进行声发射活性和强度分析是准确实现钛合金气瓶超低温环境下声发射损伤严重性实时评价的重要前提。
[0003]利用最新的光纤环声发射传感技术，可以不借助波导装置，在不低于液氢温度(
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253℃)的液体环境下实现对钛合金气瓶的多通道信号采集，这为实现超低温液体环境下的声发射二维平面定位创造了条件。
[0004]研究发现，在超低温液体环境下进行声发射二维平面定位，需要克服声发射信号传播模式和传播路径复杂、干扰噪声强度大、声发射波速漂移、声速测量干扰多、计算间距难以确定等困难。目前还没有形成超低温液体环境下声发射二维平面定位方法。

技术实现思路

[0005]为了克服当前钛合金气瓶超低温声发射检测无法对声发射信号准确定位的不足，本专利技术人进行了锐意研究，提供了一种超低温液体环境下的钛合金气瓶声发射二维平面定位方法，首先通过中心频率、持续时间以及能量等前端滤波器，剔除因超低温液体环境沸腾、声发射波传播模态和传播路径复杂而产生的反射、折射等高强度干扰噪声，再基于声发射时差定位原理，根据试验过程中的环境噪声水平、增益、检测门槛及其定位阵列形式和气瓶结构尺寸等，结合气瓶金属壁声发射波传播模态特征，给出声速、闭锁距离、过定位间距等定位参数的修正方法，从而实现真正危害性缺陷的准确定位。该方法方便可靠、易操作，定位误差不大于相邻传感器间距的5％。
[0006]本专利技术提供的技术方案如下：
[0007]一种超低温液体环境下的钛合金气瓶声发射二维平面定位方法，包括如下步骤：
[0008]S1：在气瓶表面分层布置足够数量的声发射传感器，其中至少两个声发射传感器位于气瓶赤道焊缝两侧；
[0009]S2：设置综合滤波器，根据中心频率、持续时间及能量要求范围，剔除因超低温液体环境沸腾、声发射波传播模态和传播路径复杂而产生的反射、折射等不符合要求的高强度干扰噪声，将满足中心频率、持续时间及能量要求范围的声发射信号保留并定位；
[0010]S3：设置超低温状态下的增益、声发射检测门槛和常温下的定位参数，将声发射信号按增益放大后与声发射检测门槛比较，过滤非目标声发射信号；根据常温定位参数确定超低温状态下的定位参数；
[0011]S4：根据常温下测得传感器布置位置、气瓶结构尺寸以及定位参数，按照超低温液体环境下气瓶金属壁声发射波传播模态特征和衰减量进行综合修正，获得超低温状态下的定位参数；
[0012]S5：顺序执行完毕上述步骤，基于声发射时差定位原理，结合超低温定位参数，实施超低温液体环境下的钛合金气瓶声发射检测即可实现钛合金气瓶声发射信号的二维平面定位。
[0013]根据本专利技术提供的一种超低温液体环境下的钛合金气瓶声发射二维平面定位方法，具有以下有益效果：
[0014](1)根据本专利技术提供的一种超低温液体环境下的钛合金气瓶声发射二维平面定位方法，通过设置采集信号中心频率范围、持续时间及能量幅值，利用前端滤波器滤除了超低温液体环境沸腾、声发射波传播模态和传播路径复杂而产生的反射、折射等高强度干扰噪声，提高了信号采集准确度；
[0015](2)根据本专利技术提供的一种超低温液体环境下的钛合金气瓶声发射二维平面定位方法，通过对不同测量间距下得到的声速并进行修正得到钛合金气瓶在常温环境下声发射检测的声速，并通过结合气瓶金属壁声发射波传播模态特征，给出了声速、闭锁距离、过定位间距等定位参数在超低温液体环境下的修正方法；
[0016](3)根据本专利技术提供的一种超低温液体环境下的钛合金气瓶声发射二维平面定位方法，针对钛合金气瓶超低温液体环境下声发射信号难以准确定位问题，基于钛合金气瓶结构及声发射波传播特点成功实现了在超低温液体环境下对钛合金气瓶的二维平面定位，该方法可以给出与损伤相关的声发射信号在钛合金气瓶上的准确二维位置，最大偏差不大于5％传感器间距，这为实现钛合金气瓶超低温环境下声发射损伤严重性实时评价提供了重要数据支撑。
附图说明
[0017]图1为20L球形钛合金气瓶声发射检测示意图；
[0018]图2为本专利技术流程图；
[0019]图3为传感器及在赤道焊缝处附近模拟声源的定位效果图。
具体实施方式
[0020]下面通过对本专利技术进行详细说明，本专利技术的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
[0021]在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
[0022]本专利技术提供了一种超低温液体环境下的钛合金气瓶声发射二维平面定位方法，该方法首先通过中心频率、持续时间以及能量等前端滤波器，剔除因超低温液体环境沸腾、声
发射波传播模态和传播路径复杂而产生的反射、折射等高强度干扰噪声，再基于声发射时差定位原理，根据试验过程中的环境噪声水平、增益、检测门槛及其定位阵列形式和气瓶结构尺寸等，结合气瓶金属壁声发射波传播模态特征，给出声速、闭锁距离、过定位间距等定位参数的修正方法，从而实现钛合金气瓶在超低温液体环境下的二维平面定位。具体包括如下步骤：
[0023]S1：在气瓶表面分层布置足够数量的声发射传感器，其中至少两个声发射传感器位于气瓶赤道焊缝两侧；
[0024]S2：设置综合滤波器，根据中心频率、持续时间及能量要求范围，剔除因超低温液体环境沸腾、声发射波传播模态和传播路径复杂而产生的反射、折射等不符合要求的高强度干扰噪声，将满足中心频率、持续时间及能量要求范围的声发射信号保留并定位；
[0025]S3：设置超低温状态下的增益、声发射检测门槛和常温下的定位参数，将声发射信号按增益放大后与声发射检测门槛比较，过滤非目标声发射信号；根据常温定位参数确定超低温状态下的定位参数；
[0026]S4：根据常温下测得传感器布置位置、气瓶结构尺寸以及定位参数，按照超低温液体环境下气瓶金属壁声发射波传播模态特征和衰减量进行综合修正，获得超低温状态下的定位参数；
[0027]S5：顺序执行完毕上述步骤，基于声发射时差定位原理，结合超低温定位参数，实施超低温液体环境下的钛合金气瓶声发射检测即可实现本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超低温液体环境下的钛合金气瓶声发射二维平面定位方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：在气瓶表面分层布置足够数量的声发射传感器，其中至少两个声发射传感器位于气瓶赤道焊缝两侧；S2：设置综合滤波器，根据中心频率、持续时间及能量要求范围，剔除因超低温液体环境沸腾、声发射波传播模态和传播路径复杂而产生的反射、折射等不符合要求的高强度干扰噪声，将满足中心频率、持续时间及能量要求范围的声发射信号保留并定位；S3：设置超低温状态下的增益、声发射检测门槛和常温下的定位参数，将声发射信号按增益放大后与声发射检测门槛比较，过滤非目标声发射信号；根据常温定位参数确定超低温状态下的定位参数；S4：根据常温下测得传感器布置位置、气瓶结构尺寸以及定位参数，按照超低温液体环境下气瓶金属壁声发射波传播模态特征和衰减量进行综合修正，获得超低温状态下的定位参数；S5：顺序执行完毕上述步骤，基于声发射时差定位原理，结合超低温定位参数，实施超低温液体环境下的钛合金气瓶声发射检测即可实现钛合金气瓶声发射信号的二维平面定位。2.根据权利要求1所述的超低温液体环境下的钛合金气瓶声发射二维平面定位方法，其特征在于，步骤S1中，按照相邻传感器间距不大于球面周长的二分之一，亦不小于球面周长的八分之一的间隔在气瓶表面分层布置足够数量的声发射传感器。3.根据权利要求1所述的超低温液体环境下的钛合金气瓶声发射二维平面定位方法，其特征在于，步骤S2中，所述中心频率设置为200～450Hz，持续时间为10～5000μs，能量为100
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1500。4.根据权利要求1所述的超低温液体环境下的钛合金气瓶声发射二维平面定位方法，其特征在于，步骤S2中，按照设定的逻辑规则，将满足中心频率、持续时间及能量要求范围的声发射信号保留并定位，所述逻辑规则包括：声发射信号需满足中心频率为200～450Hz且持续时间为10～5000μs或中心频率为200～450Hz且能量为100～1500。5.根据权利要求1所述的超低温液体环境下的钛合金气瓶声发射二维平面定位方法，其特征在于，步骤S3中，定位参数包括声速、闭锁距离以及过定位间距，其中，常温下的声速...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈博，刘哲军，金珂，程茶园，徐林，卢鹉，
申请(专利权)人：航天材料及工艺研究所，
类型：发明
国别省市：