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基于菱形光纤布拉格光栅传感阵列的声发射定位技术

吕珊珊,  耿湘宜,  张法业,  肖航,  姜明顺,  曹玉强,  隋青美

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吕珊珊, 耿湘宜, 张法业, 肖航, 姜明顺, 曹玉强, 隋青美. 基于菱形光纤布拉格光栅传感阵列的声发射定位技术[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(12): 1222005-1222005(5). doi: 10.3788/IRLA201746.1222005
引用本文: 吕珊珊, 耿湘宜, 张法业, 肖航, 姜明顺, 曹玉强, 隋青美. 基于菱形光纤布拉格光栅传感阵列的声发射定位技术[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(12): 1222005-1222005(5). doi: 10.3788/IRLA201746.1222005
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Lv Shanshan, Geng Xiangyi, Zhang Faye, Xiao Hang, Jiang Mingshun, Cao Yuqiang, Sui Qingmei. Acoustic emission location based on diamond FBG sensor array[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(12): 1222005-1222005(5). doi: 10.3788/IRLA201746.1222005
Citation: Lv Shanshan, Geng Xiangyi, Zhang Faye, Xiao Hang, Jiang Mingshun, Cao Yuqiang, Sui Qingmei. Acoustic emission location based on diamond FBG sensor array[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(12): 1222005-1222005(5). doi: 10.3788/IRLA201746.1222005
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基于菱形光纤布拉格光栅传感阵列的声发射定位技术

doi: 10.3788/IRLA201746.1222005
  • 1.

    山东大学 海洋研究院,山东 济南 250100;

  • 2.

    山东大学 控制科学与工程学院,山东 济南 250061

基金项目: 

国家自然科学基金（61174018）;山东大学基本科研业务费（2014YQ009，2016JC012，2016WLJH30）

详细信息
    作者简介:

    吕珊珊(1993-),女,硕士生,主要从事光纤传感定位及损伤识别技术方面的研究。Email:17865122835@163.com

  • 中图分类号: TN253

Acoustic emission location based on diamond FBG sensor array

  • 1.

    Institute of Marine Science and Technology,Shandong University,Jinan 250100,China;

  • 2.

    School of Control Science and Engineering,Shandong University,Jinan 250061,China

  • 摘要: 声发射技术是结构损伤检测的重要手段，声发射源定位是损伤检测的首要环节。时差定位技术具有快速、高效、精确的特点，以此设计了由菱形阵列光纤布拉格光栅（FBG）传感器构成的声发射定位系统。采用小波变换和传统阈值法提取特征信号，结合互相关法获得传感器间的信号到达时差，然后根据几何定位模型求解非线性方程组得到声源可能存在的位置，最后根据时差的正负特性进一步确定声源的准确位置，有效避免了伪声源的情况。在铝合金板上，以对角线为48 cm48 cm的监测区域进行了10组测试实验验证，平均误差为1.29 cm。
    Abstract: Acoustic emission(AE) technology is an important method for structural damage detection, and AE source location is the most important part of the damage detection. The TDOA location method has the advantages of fast, high efficient and more accurate. An acoustic emission location system based on diamond Fiber Bragg Grating(FBG) sensor array was designed. Wavelet transform and traditional threshold method were used to extract feature signal, and the cross-correlation method was used to obtain the arrival time difference between different sensors. Then, the possible AE source was determined by solving nonlinear equations of the geometric model. Finally, the actual AE source was determined according to the feature of time difference. This location system can effectively avoid the pseudo AE source. The 10 groups of test data were carried out in the monitoring area with the diagonal of 48 cm48 cm of the aluminum alloy plate, and the average error was 1.29 cm.
  • [1] Hu Changyang, Yang Gangfeng, Huang Zhenfeng, et al. AE technology and application in the test[J]. Metrology Measurement Techique, 2008, 35(6):1-3. (in Chinese)胡昌洋, 杨钢锋, 黄振峰, 等. 声发射技术及其在检测中的应用[J]. 计量与测试技术, 2008, 35(6):1-3.
    [2] Yang Ruifeng, Ma Tiehua. A study on the application of acoustic emission technique[J]. Journal of North University of China(Natural Science Edition), 2006, 27(5):456-461. (in Chinese)杨瑞峰, 马铁华. 声发射技术研究及应用进展[J]. 中北大学学报(自然科学版), 2006, 27(5):456-461.
    [3] Jin Zhongshan, Liu Shifeng, Geng Rongsheng, et al. Location of acoustic emission source on curved surfaces and three-dimension structures[J]. Nondestructive Testing, 2002, 24(5):205-211. (in Chinese)金钟山, 刘时风, 耿荣生, 等.曲面和三维结构的声发射源定位方法[J]. 无损检测, 2002, 24(5):205-211.
    [4] Aljets D, Chong A, Wilcox S, et al. Acoustic emission source location on large plate-like structures using a local triangular sensor array[J]. Mechanical System and Signal Processing, 2012, 30(7):91-102.
    [5] Surgeon M, Wavers M. One sensor linear location of acoustic emission events using plate wave theories[J]. Materials Science and Engineering, 1999, A265(1-2):254-261.
    [6] Mendoza E, Prohaska J, Kempen C, et al. In-flight fiber optic acoustic emission sensor(FAESenseTM) system for the real time detection, localization, and classification of damage in composite aircraft structures[J]. Optical Sensors and Interconnect for Harsh Environment, 2013, 8720(29):540-544.
    [7] Takuma M, Hisada S, Saitoh K, et al. Acoustic emission measurement by fiber Bragg grating glued to cylindrical sensor holder[J]. Advance in Material Science Engineering, 2014, 2014:274071.
    [8] Fu T, Zhang Z, Liu Y, et al. Development of an artificial neural network for source localization using a fiber optic acoustic emission sensor array[J]. Structual Health Monitoring, 2015, 14(2):168-177.
    [9] Sai Yaozhang, Jiang Mingshun, Sui Qingmei, et al. Acoustic emission location based on FBG array and MVDR algorithm[J]. Optics and Precision Engineering, 2015, 23(11):3012-3017. (in Chinese)赛耀樟, 姜明顺, 隋青美, 等. 基于光纤光栅阵列和MVDR算法的声发射定位[J]. 光学精密工程, 2015, 23(11):3012-3017.
    [10] Shen Gongtian, Geng Rongsheng, Liu Shifeng. Acoustic emission source location[J]. Nondestructive Testing, 2002, 24(3):114-117. (in Chinese)沈功田, 耿荣生, 刘时风. 声发射源定位技术[J]. 无损检测, 2002, 24(3):114-117.
    [11] Mostafapour A, Davoodi S, Ghareaghaji M. Acoustic emission source location in plates using wavelet analysis and cross time frequency spectrum[J]. Ultrasonics, 2014, 54(8):2055-2062.
  • [1] 刘杨杨, 贾平岗, 袁世辉, 王军, 万顺, 赵继春, 刘盾盾, 薛原, 熊继军.  发动机进气总温总压光纤复合探针设计（特邀） . 红外与激光工程, 2022, 51(10): 20220685-1-20220685-8. doi: 10.3788/IRLA20220685
    [2] 何超江, 何彦霖, 骆飞, 祝连庆.  引入应变灵敏度矩阵的探针形状光纤测量方法 . 红外与激光工程, 2021, 50(12): 20210623-1-20210623-9. doi: 10.3788/IRLA20210623
    [3] 由四海, 王宏力, 冯磊, 何贻洋, 许强.  基于小波变换与压缩感知的脉冲星TOA估计 . 红外与激光工程, 2020, 49(2): 0226001-0226001. doi: 10.3788/IRLA202049.0226001
    [4] 张学强, 孙博, 贾静.  光纤布拉格光栅温度传感增敏特性的实验研究 . 红外与激光工程, 2019, 48(11): 1118003-1118003(7). doi: 10.3788/IRLA201948.1118003
    [5] 丁浩林, 易仕和, 吴宇阳, 张锋, 何霖.  基于BOS技术的气动光学流场传输效应成像偏移校正方法研究 . 红外与激光工程, 2018, 47(4): 418003-0418003(8). doi: 10.3788/IRLA201847.0418003
    [6] 杜颖财, 宋路, 万秋华, 杨守旺.  小波变换实现的光电编码器精确实时测速 . 红外与激光工程, 2017, 46(5): 517005-0517005(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0517005
    [7] 张发祥, 吕京生, 姜邵栋, 胡宾鑫, 张晓磊, 孙志慧, 王昌.  高灵敏抗冲击光纤光栅微振动传感器 . 红外与激光工程, 2016, 45(8): 822002-0822002(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0822002
    [8] 王一群, 裴丽, 李月琴, 高嵩.  三角波扫频的可调谐毫米波RoF下行链路性能分析 . 红外与激光工程, 2016, 45(5): 522001-0522001(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0522001
    [9] 叶松, 甘永莹, 熊伟, 张文涛, 汪杰君, 王新强.  采用小波变换的空间外差光谱仪基线校正 . 红外与激光工程, 2016, 45(11): 1117009-1117009(5). doi: 10.3788/IRLA201645.1117009
    [10] 纪强, 石文轩, 田茂, 常帅.  基于KL与小波联合变换的多光谱图像压缩 . 红外与激光工程, 2016, 45(2): 228004-0228004(7). doi: 10.3788/IRLA201645.0228004
    [11] 范有臣, 赵洪利, 孙华燕, 郭惠超, 赵延仲.  互相关算法在运动目标距离选通激光三维成像中的应用 . 红外与激光工程, 2016, 45(6): 617003-0617003(9). doi: 10.3788/IRLA201645.0617003
    [12] 翁晓泉, 冯迪, 黄怀波, 赵正琪.  保偏光纤侧视光强相关峰锐度的定轴方法 . 红外与激光工程, 2016, 45(11): 1122001-1122001(5). doi: 10.3788/IRLA201645.1122001
    [13] 崔珊珊, 李琦.  基于小波变换的太赫兹数字全息再现像去噪研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(6): 1836-1840.
    [14] 顾有林, 叶应流, 曹光华, 胡以华, 朱峰.  EMD和小波变换在低可探测目标检测中的应用 . 红外与激光工程, 2015, 44(11): 3494-3499.
    [15] 伊力哈木·亚尔买买提, 谢丽蓉, 孔军.  基于PCA 变换与小波变换的遥感图像融合方法 . 红外与激光工程, 2014, 43(7): 2335-2340.
    [16] 关丛荣, 金伟其, 王吉晖.  小波变换在显微热图像位移估计中的应用 . 红外与激光工程, 2014, 43(8): 2780-2785.
    [17] 王巍, 杨铿, 安友伟, 张爱华, 杨丽君, 黄展, 冯世娟.  光纤光栅Sagnac环级联特性 . 红外与激光工程, 2013, 42(2): 465-469.
    [18] 于雪莲, 陈钱, 隋修宝, 任建乐.  采用最优峰值的相位相关红外图像配准方法 . 红外与激光工程, 2013, 42(9): 2589-2596.
    [19] .  基于小波变换直方图规定的非均匀性校正算法 . 红外与激光工程, 2013, 42(12): 3481-3485.
    [20] 周亚训, 徐星辰.  C+L 波段宽带增益平坦铋基掺铒光纤放大器的设计 . 红外与激光工程, 2012, 41(8): 2119-2124.
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-04-05
  • 修回日期:  2017-05-03
  • 刊出日期:  2017-12-25

基于菱形光纤布拉格光栅传感阵列的声发射定位技术

doi: 10.3788/IRLA201746.1222005
  • 1. 山东大学 海洋研究院,山东 济南 250100;
  • 2. 山东大学 控制科学与工程学院,山东 济南 250061
    • 作者简介:

    吕珊珊(1993-),女,硕士生,主要从事光纤传感定位及损伤识别技术方面的研究。Email:17865122835@163.com

  • 收稿日期: 2017-04-05
  • 修回日期: 2017-05-03
  • 刊出日期: 2017-12-25
基金项目:

国家自然科学基金（61174018）;山东大学基本科研业务费（2014YQ009，2016JC012，2016WLJH30）

  • 中图分类号: TN253

摘要: 声发射技术是结构损伤检测的重要手段，声发射源定位是损伤检测的首要环节。时差定位技术具有快速、高效、精确的特点，以此设计了由菱形阵列光纤布拉格光栅（FBG）传感器构成的声发射定位系统。采用小波变换和传统阈值法提取特征信号，结合互相关法获得传感器间的信号到达时差，然后根据几何定位模型求解非线性方程组得到声源可能存在的位置，最后根据时差的正负特性进一步确定声源的准确位置，有效避免了伪声源的情况。在铝合金板上，以对角线为48 cm48 cm的监测区域进行了10组测试实验验证，平均误差为1.29 cm。

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