Page 242 - 《应用声学》2024年第6期

1418 2024 年 11 月

包相当于是在检测区域之外新增加了镜像虚拟传 需要判断反射波包是否存在并且是否满足提取的
感器接收声源信号。如果将两个虚拟传感器接受的 条件，当反射波包与直达波包的位置较为靠近时就
声源信息都用于冲击定位，则可以将原本的缺失双 不满足分离提取的条件；
阵元阵列扩充为四阵元阵列。但由于信号在板内传 (2) 随后进行波包峰值的提取，该峰值的作用
播衰减等因素，长距离传播的反射成分的幅值较小， 在于后续设置到达时间阈值时进行计算；
不利于反射波包的识别和时间提取，因此，在本研究 (3) 为了尽可能完全分离出直达波包与反射波
中最终考虑了距离冲击点较近的边界产生的反射 包，需要大致计算直达波包的宽度，在判定反射波包
波包 (即直达波后第一个反射波包)，将原本的双传 到达时间时需要将直达波包宽度范围内所在时间
感器阵列扩充为三传感器阵列，此时传感器数量基 进行排除，尽可能从反射波包的初始状态进行计算，
本满足定位需求，从而实现损伤定位。 这样获得的反射波包时间才较为准确；
ܱଌెந౜(እӑ) (4) 接着获取反射波包的时间差，并进行相应
的传感器镜像，获取扩充后的新传感器阵列；
᪫ϸ͜ਖ٨ ͜ਖ٨ ܱ
ଌ (5) 最后就是依照与前述多数量传感器阵列定
ె
фѤག
᪫ϸфѤག ந 位的流程一致的方法 ——获取时间差后进行声源
౜
᣸ 定位。
ႍ
l ܭՌెநࠄᰎ౜ 根据相同的定位流程获得的实验结果如图 14
᣸ႍ2
所示。同一冲击点 3 组重复实验的模式，观察定位
0.015
᪫ϸ͜ਖ٨

图 12 边界反射传播路径示意图
0.010
Fig. 12 Schematic diagram of boundary reflection
propagation path ࣨϙ
实验设置与前述实验一致，失效阵元数量增加 0.005
为两个。在本实验中模拟选取传感阵元 1 和阵元 4
作为有效阵元，阵元 2 和阵元 3 作失效处理。阵元 1
0
只利用直达波信息，阵元 4 按照该传感器阵列的扩 0 1 2 3 4
௑ᫎ/(10 -4 s)
充思路，挖掘边界反射信息利用直达波和第一个边
界反射波包。选取冲击点8激励，阵元4接收信号进 图 13 反射信息分析包络时域图
行反射信息分析。对接收信号进行滤波以及包络处 Fig. 13 Time domain diagram of reflection infor-
mation analysis envelope
理后得到的信号时域图如图 13所示，图中黑圈代表
直达波包信息，红圈代表下 (近) 边界反射信息，紫 0.5 ኄ൓ࠀͯག
0.4
圈代表(左) 远边界反射信息。接收信号的直达波与 ኄ൓ࠀͯག
0.3 ኄ൓ࠀͯག
反射波成分清晰可见，并且两者较为分离，方便提 0.2 ͜ਖ᫼Ћ
᪫ϸ͜ਖ᫼Ћ
取，直达波峰和反射波峰在包络线上十分直观。在 ᫂ए/m 0.1 фѤག
本实验中仅对第一个到达反射波包，即近边界反射 0
-0.1
波包信息进行分析。
-0.2
整体的定位流程主要包括：提取波包、获取峰 -0.3
值、获取波包宽度、计算反射时间差以及依据时间 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4
-0.4
差进行声源定位几个部分。 ᫂ए/m
整体流程如下： 图 14 边界信息挖掘双阵元失效阵列冲击点定位结果
(1) 首先根据接收信号识别反射波包，本实验 Fig. 14 Location results of impact point of two-
中仅针对边界反射的第一个波包进行识别，该操作 element failure array in boundary information mining