【摘 要】
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基于声发射(Acoustic Emission,AE)现象能够动态、实时地感知材料内部的变化,使用声发射技术可以高效、快速地检测结构的损伤和状态。在精确定位声发射源的基础上,能将混凝土材料的力学物理量和声发射信号参数之间建立关系,从而为深入研究声发射技术提供坚实的支撑,因此混凝土结构中的声发射源定位研究意义重大。针对声发射源定位的关键参数与问题,本文提出基于小波包频带能量谱与时差修正的声发射源定位
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基于声发射(Acoustic Emission,AE)现象能够动态、实时地感知材料内部的变化,使用声发射技术可以高效、快速地检测结构的损伤和状态。在精确定位声发射源的基础上,能将混凝土材料的力学物理量和声发射信号参数之间建立关系,从而为深入研究声发射技术提供坚实的支撑,因此混凝土结构中的声发射源定位研究意义重大。针对声发射源定位的关键参数与问题,本文提出基于小波包频带能量谱与时差修正的声发射源定位方法,以提高混凝土结构中声发射源定位的精度。结合断铅试验和剪切试验,本文使用改进能量比-AIC法、小波包频带能谱系数法、联合定位法,探索混凝土试件中声发射源的定位课题,并与传统定位算法、信号到时修正方法和同源性分析算法对比、分析,评估本文所提出方法的实际效果和表现。本文的主要研究工作包括:(1)深入分析现有的时差定位方法等声发射源定位理论和算法,界定了影响定位精度的两个主要因素——声发射信号到达时间(即信号到时)与信号同源性。在此基础上,围绕这些因素开展后续研究。(2)针对声发射信号到时,分析、比较了常用的到时修正的算法;基于能量比法和AIC算法,提出了改进的能量比-AIC组合算法,显著提高了低幅值信号的到时拾取精度。(3)针对信号同源性影响因素,提出了新的声发射信号同源性分析的算法——小波包频带能谱系数算法。主要通过小波包分解,将采样频率细化成很多个频带,通过最大能量所在的频带来进行同源声发射信号判别。(4)为了进一步提高声发射源定位精度,提出了声发射源联合定位方法。该方法主要是通过同源性分析将同源性信号提取出来,根据筛选得到的声发射信号,通过到时修正算法去修正到时,再利用时差定位方法精确确定声发射源的坐标。通过对混凝土小梁做网格断铅实验,验证了上述方法的有效性;对混凝土柱进行剪切试验,将定位的结果与剪切破坏的试验破坏面范围做了比较,进一步验证算法的效果。上述的工作表明:本文提出的信号到时修正算法、同源性分析算法与联合定位方法能够显著提升混凝土结构中声发射源的定位精度。
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