声发射储罐罐底腐蚀检测中声源的定位方法技术

本发明专利技术公开了一种声发射储罐罐底腐蚀检测中声源的定位方法，包括：１）将声发射信号按时间排序并编号为ｈ１，…ｈｎ；２）设置阈值Θ，聚类计数ｍ＝１，聚类Ｃｍ＝｛ｈ１｝，循环计数器ｉ＝２；３）在当前聚类中查找聚类Ｃｋ，１≤ｋ≤ｍ，使信号ｈｉ与Ｃｋ的差异性测度ｄ（ｈｉ，Ｃｋ）最小；４）判断ｄ（Ｃｋ，ｈｉ）是否小于阈值Θ，若小于则执行５），否则执行６）；５）将ｈｉ加到Ｃｋ中，执行７）；６）聚类计数ｍ增１，Ｃｍ＝｛ｈｉ｝；７）循环计数器ｉ增１；８）判断ｉ是否大于信号总数ｎ，若是则执行３），否则执行９）；９）在建立的所有聚类中查找Ｃｘ，要求Ｃｘ中包括至少３个传感器接收到的信号，若存在Ｃｘ则执行步骤１０），否则结束；１０）将Ｃｘ送入定位计算程序。本发明专利技术的定位方法能更准确地捕获由腐蚀导致的声发射事件，使定位结果更准确。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及声发射检测中声源定位方法，特别是涉及声发射储罐罐底腐蚀检测中声发射源的定位方法。
技术介绍
基于声发射原理的储罐罐底腐蚀和泄漏检测是一种在线检测技术，由于其无需停 产、倒灌、清罐等操作，所以检测成本低、效率高，近年来受到业界的普遍关注，取得了越来 越多的应用。其检测原理如图l所示，在储罐外壁钢板3沿周向均匀布置若干个声发射传 感器2，各传感器分别通过信号线3与工控机4上的信号采集卡相连。在检测过程中，声发 射传感器将获取的声发射信号转换成电信号，由信号线传输给工控机，工控机通过对各传 感器接收到信号的时间差计算出声发射源的位置，并在显示器中显示出来。最后对罐底腐 蚀情况的评估是通过分析检测到的腐蚀信号的声源位置及其分布的疏密程度判定的。因此 准确捕获有效的声发射信号并对该信号进行定位计算是非常重要的。对声发射源进行定位 主要有三个步骤，分别是捕获信号、声发射事件判定和计算声源位置。这三个步骤是环环 相扣的，任何一个步骤出现问题都会对最后的定位结果产生影响。当布置于罐壁上的多个 传感器同时捕获到多个声源的信号时，就很难判定哪些传感器捕获到的是同一个声发射源 产生的信号，容易产生误判，即将不同传感器所获得的不同声源的信号判定为同一声源的 信号，进而产生错误的声源定位结果，最后会对罐底腐蚀评估产生不良影响。传统的定位 方法并没有考虑这个问题，在对声源定位过程中，凡是在一定时间段(事件定义时间)内各 个传感器所获得的声发射信号(Hit)均认为来自于同一个声发射源，判定为一个声发射事 件，然后计算该声发射事件的位置。在现场检测过程中，储罐罐底多处同时产生多个声发射 信号的情况时有发生，直接采用传统的声源定位方法获得的检测结果误差较大。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种在声发射罐底腐蚀检测过程中相 对于传统方法更加准确的声源定位方法。 本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的当在事件定义时间内多个传感器接收 到声发射信号后，先不直接判定这些声发射信号属于同一个声发射事件，而是根据各个传 感器接收到的信号之间的相似性判别是否来自同一个声源，若相似性达到一定程度则认为 是来自于同一声源，然后将这些相似的声发射信号组成一个声发射事件，若相似的声发射 信号分别为3个以上的传感器接收到的，则认为是有效声发射事件并继续进行定位计算， 反之认为是无效声发射事件不进行定位计算。其具体步骤为 1)将在声发射事件定义时间内获得的声发射信号按时间顺序排序并进行编号，分 别为h" h2， h3，…hn， n为事件定义时间内获得的声发射信号总数； 2)设置近似判定阈值 ，设置当前聚类计数器!11= 1，当前聚类(；=仏J，循环计 数器i = 2 ; 3)在当前所有聚类中查找聚类Ck，其中1《k《m，使得信号hi与聚类Ck的差异 性测度d(hi，Ck)最小; 4)判断d(Ck， hi)是否小于阈值 ，如果小于则执行步骤5)，否则执行步骤6); 5)将hi加入到聚类Ck中，执行步骤7); 6)新建一个聚类，聚类计数器m增l，Cm=仏J，执行步骤7); 7)循环计数器i增1 ; 8)判断i是否大于信号总数n，如果是则执行步骤3)，否则执行步骤9); 9)在建立的所有聚类中查找聚类Cx，要求Cx中包括至少3个传感器接收到的信 号，若存在Cx则执行步骤10)，否则结束； 10)将Cx送入定位计算程序。 本专利技术的声发射罐底腐蚀检测中声源的定位方法可以更加准确的捕获由腐蚀导 致的声发射事件，从而使对声发射事件的定位结果更加准确。附图说明 图1为声发射储罐罐底腐蚀检测原理示意图； 图2为本专利技术的声发射储罐罐底腐蚀检测中声源定位方法的流程图； 图3为未采用本专利技术的声发射储罐罐底腐蚀检测中声源定位方法的结果图； 图4为采用本专利技术后的声发射储罐罐底腐蚀检测中声源定位方法的结果图。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术的声发射储罐罐底腐蚀检测声源定位方法进行详细说明。 本专利技术是一种基于聚类分析的。如图 2所示，本方法包括以下步骤 步骤S101 :将在声发射事件定义时间内获得的声发射信号按时间顺序排序并进行编号，分别为hn h2， h3，…hn， n为事件定义时间内获得的声发射信号总数； 步骤S102 :设置近似判定阈值 ，设置当前聚类计数器!11= 1，当前聚类(；=仏lh循环计数器i = 2; 步骤S103 :在当前所有聚类中查找聚类Ck，其中1《k《m，使得信号hi与聚类Ck 的差异性测度d(hi，Ck)最小; 步骤S104 :判断d(Ck，hi)是否小于阈值 ，如果小于则执行步骤S105，否则执行 步骤S106 ; 步骤S105 :将hi加入到聚类Ck中，执行步骤S107 ; 步骤S106 :新建一个聚类，聚类计数器m增1， Cm =仏J ，执行步骤S107 ; 步骤S107 :循环计数器i增1 ; 步骤S108，判断i是否大于信号总数n，如果是则执行步骤S103，否则执行步骤 S109 ; 步骤si09 :在建立的所有聚类中查找聚类c;，要求对(；中的所有信号所属的传感器进行汇总后，传感器数量不少于3个，若存在符合条件的Cx则执行步骤S110，否则结束； 步骤SI 10 :将Cx送入定位计算程序。 信号hi与聚类Ck之间的差异性测度d(hi，Ck)的计算方法可以选用现有的各种方法，例如可以采用平均测度法，即将h与聚类Ck中的所有信号的差异性测度值求和再取平均，如下式所示 <iGt) = - Z《A'、 式中，hj为聚类Ck中的信号，1为聚类Ck中的信号总数，d(hi， hj)为信号hj与hj之间的差异性测度。d(hi，hj)的计算方法也可以选用现有的各种差异性测度计算方法，例如可以采用互相关法，按照如下公式计算 举,,力》=:i - max r o, ~~ 定位计算程序可以采用常用的三角定位算法。 图3显示了某次声发射储罐检测中利用现有的声发射储罐罐底腐蚀检测方法得到的声源定位结果图，从该图中可以看出，声源定位点组成了一个与储罐同心，直径约为30m的圆环，但比较模糊，且圆环宽度大约为5m，且总体来看声源定位点比较散乱。图4显示了在此次声发射储罐检测中采用本专利技术的声发射储罐罐底腐蚀检测声源定位方法的结果图，从该图中可以明显看出，声源定位点组成了一个直径为20m与储罐同心的圆环，圆环边缘清晰，宽度为lm左右，而其余位置的声源定位点相对较少，说明噪声减少。经过查看罐内结构，我们得知储罐内恰有一个与储罐同心直径为20m的加热盘管。经过开罐检测，明显看到加热盘管的腐蚀远比罐底板腐蚀严重。由此可见，采用本专利技术的声发射罐底腐蚀检测声源定位方法可以更加准确的捕获由腐蚀导致的声发射事件，进而使对声发射事件的定位结果更加准确。权利要求一种，包括以下步骤1)将在声发射事件定义时间内获得的声发射信号按时间顺序排序并进行编号，分别为h1，h2，h3，…hn，n为事件定义时间内获得的声发射信号总数；2)设置近似判定阈值Θ，设置当前聚类计数器m＝1，当前聚类Cm＝{h1}，循环计数器i＝2；3)在当前所有聚类中查找聚类Ck，其中1≤k≤m，使得信号hi与聚类Ck的差异性测度d(hi，C本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种声发射储罐罐底腐蚀检测中声源的定位方法，包括以下步骤：１）将在声发射事件定义时间内获得的声发射信号按时间顺序排序并进行编号，分别为ｈ↓［１］，ｈ↓［２］，ｈ↓［３］，…ｈ↓［ｎ］，ｎ为事件定义时间内获得的声发射信号总数；２）设置近似判定阈值Θ，设置当前聚类计数器ｍ＝１，当前聚类Ｃ↓［ｍ］＝｛ｈ↓［１］｝，循环计数器ｉ＝２；３）在当前所有聚类中查找聚类Ｃ↓［ｋ］，其中１≤ｋ≤ｍ，使得信号ｈ↓［ｉ］与聚类Ｃ↓［ｋ］的差异性测度ｄ（ｈ↓［ｉ］，Ｃ↓［ｋ］）最小；４）判断ｄ（Ｃ↓［ｋ］，ｈ↓［ｉ］）是否小于阈值Θ，如果小于则执行步骤５），否则执行步骤６）；５）将ｈ↓［ｉ］加入到聚类Ｃ↓［ｋ］中，执行步骤７）；６）新建一个聚类，聚类计数器ｍ增１，Ｃ↓［ｍ］＝｛ｈ↓［ｉ］｝，执行步骤７）；７）循环计数器ｉ增１；８）判断ｉ是否大于信号总数ｎ，如果是则执行步骤３），否则执行步骤９）；９）在建立的所有聚类中查找聚类Ｃ↓［ｘ］，要求Ｃ↓［ｘ］中包括至少３个传感器接收到的信号，若存在Ｃ↓［ｘ］则执行步骤１０），否则结束；１０）将Ｃ↓［ｘ］送入定位计算程序。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李一博，王伟魁，曾周末，靳世久，陈世利，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]