一种浮动式核电站安全壳声发射源定位方法技术

本发明专利技术的目的在于提供一种浮动式核电站安全壳声发射源定位方法，包括如下步骤：建立声发射源定位的“L”型传感器阵列；记录并且存储各传感器接收到的来自声源的声发射信号；分析声发射信号的波形图，得到到达不同传感器的时差；根据时差确定真伪声发射源的位置，即结构损伤位置；判断出真实声发射源的位置，即结构损伤的真实位置。本发明专利技术中适用于浮动式核电站安全壳球形容器表面的声发射源定位方法对声发射监测中的声源定位问题提出了新的方法，通过及时发现损伤位置及潜在威胁从而保障结构的安全性，在船舶与海洋工程、土木工程、石油化工、深海潜水、道路桥梁、海上新能源等领域有着良好的应用前景。着良好的应用前景。着良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种浮动式核电站安全壳声发射源定位方法


[0001]本专利技术涉及的是一种声发射源定位方法，具体地说是核电站安全壳声发射源定位方法。

技术介绍

[0002]声发射是材料中因裂缝扩展、塑性变形或相变等引起应变能快速释放而产生的应力波现象。利用接收声发射信号研究材料、动态评价结构完整性的技术称为声发射监测技术。由于声发射技术的先进性，目前已在陆上和海上核电站进行推广应用，核电站在管道泄漏、容器监测、裂纹状态监测和损伤识别等领域逐步采用声发射监测技术。由于浮动式核电站安全壳容器中储存的介质为易燃、易爆、高温和放射性物质，一旦发生泄漏，后果将是灾难性的。因此，在结构损伤破坏的早期及时发现并对损伤位置进行定位，对保证结构的完整性、提高工作效率、降低生产风险、确定使用寿命和改进结构设计等方面具有非常重要的意义。
[0003]声发射信号频率通常可以达到几百KHz，声发射信号的采集频率要求一般在1MHz以上。声发射结构损伤识别技术作为一种新型的动态无损监测技术，可以在不破坏结构状态、不影响正常作业的情况下实现结构损伤位置和损伤程度的实时动态监测，建立应变和结构健康状态之间的映射关系，进而实现对工程结构的健康监测。由于通过缺陷形成初期产生的声发射波可以定位缺陷的坐标，声发射源定位技术可以使维修人员在不停机作业的情况下进行小范围内的集中监测，迅速消除隐患，大幅度提高工作效率。
[0004]现有技术中的声发射源定位方法是在工程结构物表面布置传感器阵列，一般都是采用三角时差定位和区域定位相结合的方式对工程结构物进行实时监测。具体步骤为先放置传感器阵列，将结构物表面划分成一系列三角形网格，然后根据接收到的声发射信号确定出声发射源在哪一个三角形网格区域内，再根据这个三角形网格中传感器接收到的到达时间差求解非线性方程组来确定声源位置。
[0005]而上述定位方法的不便之处在于，需要提前知道材料的性质，并且随着结构物的体积增加，需要的传感器数量也要增加。以容积为200
‑
1000m3的压力球罐为例，完成对其的声发射源定位就需要布置16
‑
32个传感器。这就导致大型球形容器表面的声发射源定位成本很高，计算量和计算误差也较大，因而往往难以及时满足工程的需求。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供快速有效地实现对结构损伤区域的定位，且对声速各向同性和各向异性材料均有效的一种浮动式核电站安全壳声发射源定位方法。
[0007]本专利技术的目的是这样实现的：
[0008]本专利技术一种浮动式核电站安全壳声发射源定位方法，其特征是：
[0009](1)建立声发射源定位的“L”型传感器阵列；
[0010](2)记录并且存储各传感器接收到的来自声源的声发射信号；
[0011](3)分析声发射信号的波形图，得到到达不同传感器的时差；
[0012](4)根据时差确定真伪声发射源的位置，即结构损伤位置；
[0013](5)判断出真实声发射源的位置，即结构损伤的真实位置。
[0014]本专利技术还可以包括：
[0015]1、对于材料为声速各向同性的浮动式核电站安全壳球形容器，取三个传感器共同构成一个“L”型传感器阵列，并配合第四个传感器共同构成一个声发射源“Z”型定位传感器阵列。
[0016]2、对于材料为声速各向异性的浮动式核电站安全壳球形容器，取六个传感器分别构成两组“L”型传感器阵列，共同构成声发射源定位传感器阵列。
[0017]3、对于材料为声速各向异性的浮动式核电站安全壳球形容器，通过两组“L”型传感器阵列分别确定声发射源所在的两个大圆，两个大圆在球面上的两个交点分别为真实声发射源和伪声发射源位置。
[0018]4、所述步骤(3)中，声源到任意两个传感器的传播时间差Δt
ij
，其计算方法为：
[0019]Δt
ij
＝t
i
‑
t
j
＝(T
i
‑
T0)
‑
(T
j
‑
T0)＝T
i
‑
T
j
＝ΔT
ij
[0020]其中，T0为产生声发射波的准确时间，T
i
、T
j
为到达传感器的时刻，t
i
、t
j
为到达传感器的精准传播时间。
[0021]5、对于材料为声速各向同性的浮动式核电站安全壳球形容器，通过下列方式确定声源位置的纬度坐标θ
P
：
[0022]R*(π
‑
θ
P
)
‑
R*θ
P
＝c*Δt
24
[0023]其中，声源的球坐标为R为浮动式核电站球形壳体的半径，c为波速。
[0024]6、对于材料为声速各向同性的浮动式核电站安全壳球形容器，通过“L”型传感器阵列的时差，通过下列公式确定声发射源位置的经度坐标由在(0,2π)范围内得到的两个值确定真实声发射源和伪声发射源的坐标：
[0025]其中，声发射源的球坐标为
[0026]7、在步骤(5)中，“L”型传感器阵列的角平分线所在的大圆为等时线，通过等时线将球壳划分成两个半球，根据两个半球上的传感器接收到声发射波信号的先后即可判断出真实声发射源的位置。
[0027]8、当两个半球上的传感器接收到声波信号的时间不同时，先接收到声波信号的传感器所在半球上的声源为真实声发射源。
[0028]9、当两个半球上的传感器接收到声波信号的时间相同时，真实声源位于等时线所在大圆上，并通过比较三个传感器之间的时间差确定真实声发射源的位置。
[0029]本专利技术的优势在于：本专利技术不仅适用于声速各向同性球形容器，也能够很好地适用于声速各向异性的球形容器；仅需要4
‑
6个声发射传感器，能够大大减少连续监测结构的成本；不需要任何迭代算法，有效地提高了定位精度和速度。本专利技术对声发射监测中的浮动式核电站安全壳球形容器表面声发射源定位问题提出了新的方法，通过及时发现损伤位置及潜在威胁从而保障结构的安全性，在船舶与海洋工程、土木工程、石油化工、深海潜水、道路桥梁、海上新能源等领域有着良好的应用前景。
附图说明
[0030]图1为本专利技术的总体布置图；
[0031]图2为“L”型传感器阵列的示意图；
[0032]图3为各向同性浮动式核电站安全壳球形容器表面的声源定位的结构示意图；
[0033]图4为为各向同性浮动式核电站安全壳球形容器表面上计算声源纬度的原理示意图；
[0034]图5为各向异性浮动式核电站安全壳球形容器表面的声源定位的结构示意图；
[0035]图6为判断真实声源位置的原理图；
[0036]图7为声发射源定位方法的流程图。
具体实施方式
[0037]下面结合附图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种浮动式核电站安全壳声发射源定位方法，其特征是：(1)建立声发射源定位的“L”型传感器阵列；(2)记录并且存储各传感器接收到的来自声源的声发射信号；(3)分析声发射信号的波形图，得到到达不同传感器的时差；(4)根据时差确定真伪声发射源的位置，即结构损伤位置；(5)判断出真实声发射源的位置，即结构损伤的真实位置。2.根据权利要求1所述的一种浮动式核电站安全壳声发射源定位方法，其特征是：对于材料为声速各向同性的浮动式核电站安全壳球形容器，取三个传感器共同构成一个“L”型传感器阵列，并配合第四个传感器共同构成一个声发射源“Z”型定位传感器阵列。3.根据权利要求1所述的一种浮动式核电站安全壳声发射源定位方法，其特征是：对于材料为声速各向异性的浮动式核电站安全壳球形容器，取六个传感器分别构成两组“L”型传感器阵列，共同构成声发射源定位传感器阵列。4.根据权利要求3所述的一种浮动式核电站安全壳声发射源定位方法，其特征是：对于材料为声速各向异性的浮动式核电站安全壳球形容器，通过两组“L”型传感器阵列分别确定声发射源所在的两个大圆，两个大圆在球面上的两个交点分别为真实声发射源和伪声发射源位置。5.根据权利要求1所述的一种浮动式核电站安全壳声发射源定位方法，其特征是：所述步骤(3)中，声源到任意两个传感器的传播时间差Δt
ij
，其计算方法为：Δt
ij
＝t
i
‑
t
j
＝(T
i
‑
T0)
‑
(T
j
‑
T0)＝T
i
‑
T
j
＝ΔT
ij
其中，T0为产生声发射...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔家林，曲先强，张猛，孙雨欣，张煜辰，赵路军，袁柱，路俊峰，杨震宇，
申请(专利权)人：烟台哈尔滨工程大学研究院，
类型：发明
国别省市：