Page 86 - 《应用声学》2021年第3期

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若在调用波速时考虑传播距离的影响，则可进一 式 (4) 中：T 为传感器的信号到达时间，实测值；t 为
步提高定位精度。基于此，本文建立了基于修正波 节点到时，计算值。

速的区域穷举法定位 (Region exhaustive localiza- (6) 声源坐标判定：当进行一维线定位时，由于
tion method based on the modified wave velocity, 节点数量相对较少，可计算全部节点时差，取最小值
RELM-MV)，算法主要分为6个步骤： 对应的节点坐标为声源坐标。当进行二维、三维定
(1) 声源潜在区域：根据传感器激发顺序及能 位时，则根据判定误差δ 确定声源坐标，拟定判定误
量高低确定声源潜在区域。传感器与 AE 源的距离 差δ 为0.1 ms，当某节点的时差 ∆ < δ 时，则该节点
越近，则衰减越小，因此探测到最大幅度 AE 信号的 即为声源。
探头将最靠近 AE 源，如果再进一步考虑接收到第
二大幅度信号的传感器，可以进一步缩小 AE 源存 3 加载试验AE源定位
在的区域，如图6所示。
3.1 单轴压缩试验
ηՂूए὘2 ὜3 ὜1 ὜4 # 为了验证 RELM-MV法定位的可靠性，开展了
#
#
#
1 # 2 # 3 # 4 #
受载混凝土开裂声源进行定位试验。加载的同时
利用商用 AE 检测设备 (SAEU3H16) 采集系统进行
ӝ۫2¹3
ӝ۫ 1 ӝ۫ 2 ӝ۫ 3 ӝ۫ 4 三维定位 (时差定位法)，导出到达时间数据后按照
RELM-MV 方法进行三维定位，然后对比两者定位
图 6 基于最高和第二高输出信号的声源潜在区域
效果。
Fig. 6 The primary location area based on highest
试 验 采 用 强 度 等 级 为 C30 的 100 mm ×
and second high output signals
100 mm × 100 mm立方体试件，水泥为42.5普通硅
(2) 节点划分：将节点定义为待检验的假定AE 酸盐水泥，粗骨料为粒径 5 ∼ 20 mm 的石灰岩碎石，
源。节点间距可按试件短边的 1%、2%、5% 及 10% 配合比见表 1，试件采用机械拌合，振动台振捣，标
选取，节点间距越小则定位精度越高，但是计算也更 准养护室养护 7 d，并进行编号 1 ∼ 3，成型试件如
加耗时，如图7所示。 图 8所示。

表 1 混凝土试样配合比

x Table 1 Concrete sample mix proportion
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x i
图 7 节点划分及其坐标 水灰比 水/ 水泥/ 砂/ 碎石/
Fig. 7 Principle of node division (kg·m −3 ) (kg·m −3 ) (kg·m −3 ) (kg·m −3 )
0.35 180 514.29 852.86 852.86
(3) 节点波速：节点波速 v 表示 AE 由节点位置
传播至传感器位置时的平均速度。每个节点波速均
与其传播距离相关，该值反映了AE的衰减现象。根 1 2 3
据前文关于 AE 波速衰减规律的研究结论，采用公
式(2)计算经过修正后的节点波速。
(4) 节点到时：节点到时 t 表示 AE 由节点位置
传递至传感器间所花费的时间，按式(3)计算：

t = x/v, (3)
图 8 混凝土试样
式 (3) 中：x 为节点坐标与传感器间的直线距离，m； Fig. 8 Concrete samples
v 为节点波速，m/s。
试验采用万能压力机，输出最大压力 3000 kN，
(5) 节点到时与信号到时的时差：时差 ∆ 按
式 (4)计算： 可 实 现 控 制 恒 定 位 移 进 行 加 载。 试 验 保 持
0.2 mm/min 的加载速率，试验耗时约 11 min，加
∆ = T − t, (4)
载系统全程记录荷载-位移曲线。AE 采集参数设定