Page 241 - 《应用声学》2024年第6期

第 43 卷 第 6 期 张冰等： 复合材料结构损伤声发射检测的信息扩充方法 1417

0.02 元数量减少为 3 个后，满足最基本的阵元数量要求，
定位精度相比于全阵元阵列有所降低，但其定位结
0.01
果能够满足大多数冲击点检测的基本要求。

ࣨϙ 0 ͜ਖ٨l ԥజጳ2-3

ԥజጳ1-3
-0.01
ܦູ
-0.02
0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0
௑ᫎ/(10 -4 s)
͜ਖ٨2 ͜ਖ٨3
图 8 阵元接收信号时域及包络图
图 10 三传感器阵列定位示意图
Fig. 8 Time domain envelope diagram of element
Fig. 10 Three-sensor array positioning diagram
received signal
0.5
⊲ ᫼ѵS123
ኄ൓ࠀͯག
ኄ൓ࠀͯག ᫼ѵS234
⊲ ኄ൓ࠀͯག 0.4 ᫼ѵS124
᫼ѵS134
͜ਖ᫼Ћ
фѤག ͜ਖ᫼Ћ
фѤག
⊲ 0.3
᫂ए/m ⊲ ᫂ए/m 0.2
0.1
⊲
0
 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
 ⊲ ⊲ ⊲ ⊲ ⊲
᫂ए/m
᫂ए/m
图 9 全阵元阵列冲击点实验定位结果 图 11 缺失单阵元阵列冲击点实验定位结果
Fig. 9 Experimental positioning results of impact Fig. 11 Experimental location results of impact
point of full array point of missing single element array
3.3 缺失单个阵元定位实验 3.4 缺失双阵元损伤信息扩充与定位实验

对传感阵元中每一个阵元作失效处理。定位示 当传感阵元失效数量进一步增加时，即传感阵
意图如图10所示。在待测结构上分布着3 个接收阵 元数量为 2 个，此时由于有效传感器的数目少于定
元，形成 2 条独立的几何定位双曲线。设置与前述 位算法的最低要求，因此需要采用边界反射信息补
全阵元阵列实验一致，通过进行 3 组重复实验观察 充方案，否则将无法对声发射声源进行有效的定位。
定位结果变化。 本节将通过如下实验来验证所提出的在缺失阵元
定位结果如图 11 所示。从结果可以看出，S123 情况下的混响边界反射信息补充方案的可行性。
和 S234 三传感器阵列定位结果在大部分区域相似， 在本实验中，边界形式做了一定的简化，边界
且定位精度较高，但在 4 个角的区域中，即第 1、第 只存在于待测结构的左边以及下方区域，其余两边
4、第 13、第 16 冲击点位置，出现了较大的不同，其 由于连接着另外一部分的材料区域，此时不考虑该
原因与前述全阵元阵列的误差分析相同。此外，相 两边的边界反射效应。其声发射信号传播路径示意
比于全阵元阵列，缺失单阵元阵列的定位误差有所 图如图 12 所示。首先待测结构上的冲击点产生声
上升，且在某些特殊点位置上定位误差进一步增大。 发射信号，直达波首先被传感器接收到，接着按照反
这是由于全阵元阵列在不同对角路径上均存在传 射规律，冲击信号经过边界 1 和边界 2 的反射再依
感阵列。 次被传感器收集到。此时该传感器收集到冲击信号
由上述实验结果可知：当阵列中的有效传感阵 包含直达波包和两个边界反射波包，其边界反射波