專利名稱：一種基于近場(chǎng)波束形成的碰摩聲發(fā)射源的定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種碰摩聲發(fā)射源的定位方法，具體來說，涉及一種基于近場(chǎng)波束形成的碰摩聲發(fā)射源的定位方法。
背景技術(shù)：
在節(jié)能減排趨勢(shì)下，電力工業(yè)中的發(fā)電機(jī)組朝著大型化、高參數(shù)、高效率發(fā)展，設(shè)備結(jié)構(gòu)變得越來越復(fù)雜，動(dòng)靜間隙越來越小，導(dǎo)致動(dòng)靜部件發(fā)生碰摩的可能性越來越大，碰摩故障的監(jiān)測(cè)成為日益突出的緊迫問題。聲發(fā)射技術(shù)(Acoustic Emission, AE)不僅可以判定碰摩故障的發(fā)生，還可以通過源定位技術(shù)快速找到碰摩發(fā)生的位置，為分析故障原因進(jìn)而排除故障提供重要的信息。 在聲發(fā)射定位中一般采用時(shí)差定位法，通過同源信號(hào)到達(dá)不同傳感器的時(shí)間差來計(jì)算聲發(fā)射源位置。但這類算法在旋轉(zhuǎn)機(jī)械的定位中受到很大限制。因?yàn)樵谵D(zhuǎn)子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，從碰摩源到傳感器之間常常是一段非連續(xù)非單一介質(zhì)的復(fù)雜傳播路徑，碰摩激勵(lì)的多模態(tài)聲發(fā)射波在傳播過程中受邊界條件、頻散效應(yīng)、模式轉(zhuǎn)換等多方面影響，信號(hào)畸變嚴(yán)重，從碰摩源到傳感器接收到的聲發(fā)射信號(hào)之間的映射是非線性的，到達(dá)傳感器的信號(hào)是經(jīng)不同路徑的含噪多模式波的疊加，各通道傳感器采集到的將是相關(guān)性很差的波形，因此往往難以計(jì)算出準(zhǔn)確的到達(dá)時(shí)間差。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種基于近場(chǎng)波束形成的碰摩聲發(fā)射源的定位方法，將波束形成引入到碰摩聲發(fā)射信號(hào)源的定位中，使得對(duì)碰摩聲發(fā)射源的定位更加準(zhǔn)確。技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種基于近場(chǎng)波束形成的碰摩聲發(fā)射源的定位方法，該定位方法包括以下步驟步驟10)安裝聲發(fā)射傳感器在碰摩試驗(yàn)裝置上沿同一直線等距安裝M個(gè)聲發(fā)射傳感器，構(gòu)成陣元為M的直線陣列，該直線陣列獲得碰摩源聲發(fā)射信號(hào)，碰摩源聲發(fā)射信號(hào)為寬帶信號(hào)；M為大于等于3的整數(shù)；步驟20)進(jìn)行時(shí)域分解將聲發(fā)射傳感器接收到的M組聲發(fā)射信號(hào)在時(shí)域上分成S個(gè)時(shí)域數(shù)據(jù)段，每一時(shí)域數(shù)據(jù)段的長(zhǎng)度均為Ntl個(gè)點(diǎn)；步驟30)對(duì)每一時(shí)域數(shù)據(jù)段做快速傅立葉變換令聲發(fā)射信號(hào)的采樣頻率為&，對(duì)每一時(shí)域數(shù)據(jù)段上的數(shù)據(jù)進(jìn)行快速傅立葉變換，形成一個(gè)帶寬為&/2的頻帶，在頻帶范圍fx fh內(nèi)劃分K個(gè)互不重疊的子帶，即頻點(diǎn)數(shù)為K，fx表示頻帶范圍的下限，fh表示頻帶范圍的上限，在每個(gè)子帶上分別形成S個(gè)頻率快拍，X (n, fk) = [X! (n, fk) X2 (n, fk) ... Xm(n, fk)]式中，n表示S個(gè)頻率快拍中的一個(gè)頻率快拍，n=l,…，S ；k=l,…，!(,!^表示第讓個(gè)
頻點(diǎn)的頻率，X (n，fk)表示所有信號(hào)第η個(gè)頻率快拍的頻率為fk的頻率分量，X1 (n, fk)表示M組陣列中的第I組聲發(fā)射信號(hào)中的第η個(gè)頻率快拍中頻率為fk的頻率分量，X2 (n, fk)表示M組陣列中的第2組聲發(fā)射信號(hào)中的第η個(gè)頻率快拍中頻率為fk的頻率分量；XM(n，fk)表示M組陣列中的第M組聲發(fā)射信號(hào)中的第η個(gè)頻率快拍中頻率為fk的頻率分量；步驟40)測(cè)算各頻率下協(xié)方差矩陣和方向矢量在頻率X(n，fk)下的協(xié)方差矩陣為
權(quán)利要求
1. 一種基于近場(chǎng)波束形成的碰摩聲發(fā)射源的定位方法，其特征在于，該定位方法包括以下步驟 步驟10)安裝聲發(fā)射傳感器在碰摩試驗(yàn)裝置上沿同一直線等距安裝M個(gè)聲發(fā)射傳感器，構(gòu)成陣元為M的直線陣列，該直線陣列獲得碰摩源聲發(fā)射信號(hào)，碰摩源聲發(fā)射信號(hào)為寬帶信號(hào)；M為大于等于3的整數(shù)； 步驟20)進(jìn)行時(shí)域分解將聲發(fā)射傳感器接收到的M組聲發(fā)射信號(hào)在時(shí)域上分成S個(gè)時(shí)域數(shù)據(jù)段，每一時(shí)域數(shù)據(jù)段的長(zhǎng)度均為Ntl個(gè)點(diǎn)； 步驟30)對(duì)每一時(shí)域數(shù)據(jù)段做快速傅立葉變換令聲發(fā)射信號(hào)的采樣頻率為&，對(duì)每一時(shí)域數(shù)據(jù)段上的數(shù)據(jù)進(jìn)行快速傅立葉變換，形成一個(gè)帶寬為&/2的頻帶，在頻帶范圍 fh內(nèi)劃分K個(gè)互不重疊的子帶，即頻點(diǎn)數(shù)為K，fx表示頻帶范圍的下限，fh表示頻帶范圍的上限，在每個(gè)子帶上分別形成S個(gè)頻率快拍， X (n, fk) = [Xi (n, fk) X2 (n, fk) ... Xm (n, fk)] 式中，n表示S個(gè)頻率快拍中的一個(gè)頻率快拍，η=1,…，S ；k=l, ···, K, fk表示第k個(gè)頻點(diǎn)的頻率，X (n, fk)表示所有信號(hào)第η個(gè)頻率快拍的頻率為fk的頻率分量，X1 (n, fk)表示M組陣列中的第I組聲發(fā)射信號(hào)中的第η個(gè)頻率快拍中頻率為fk的頻率分量，X2(η,)表示M組陣列中的第2組聲發(fā)射信號(hào)中的第η個(gè)頻率快拍中頻率為fk的頻率分量；XM(n，fk)表示M組陣列中的第M組聲發(fā)射信號(hào)中的第η個(gè)頻率快拍中頻率為fk的頻率分量； 步驟40)測(cè)算各頻率下協(xié)方差矩陣和方向矢量 在頻率X(n，fk)下的協(xié)方差矩陣為
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于近場(chǎng)波束形成的碰摩聲發(fā)射源的定位方法，該定位方法包括以下步驟步驟10)安裝聲發(fā)射傳感器；步驟20)進(jìn)行時(shí)域分解；步驟30)對(duì)每一時(shí)域數(shù)據(jù)段做快速傅立葉變換；步驟40)測(cè)算各頻率下協(xié)方差矩陣和方向矢量；步驟50)測(cè)算各子帶的功率輸出；步驟60)合成寬帶信號(hào)的輸出功率；步驟70)對(duì)碰摩聲發(fā)射源點(diǎn)位置定位。該定位方法將波束形成引入到碰摩聲發(fā)射信號(hào)源的定位中,使得對(duì)碰摩聲發(fā)射源的定位更加準(zhǔn)確。
文檔編號(hào)G01S5/20GK102928818SQ20121039782
公開日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月18日
發(fā)明者鄧艾東, 童航, 秦康, 曹浩 申請(qǐng)人:東南大學(xué)