CN105606709A - 信号处理装置、服务器、检测系统以及信号处理方法 - Google Patents

Abstract

根据实施例，一种信号处理装置包括接收机、时间信息生成器、处理器以及通信器。所述接收机从检测生成自结构的弹性波的传感器接收电压信号。所述时间信息生成器生成时间信息，其中所述时间信息具有基于所述结构的测量持续时间段、所述弹性波的传播速度、以及所述弹性波的生成源的位置识别精度的比特长度。所述处理器生成检测信息，在所述检测信息中，指示所述电压信号的特征的特征量信息与指示所述电压信号的接收时间的所述时间信息彼此相关联。所述通信器向服务器发送所述检测信息。

Description

信号处理装置、服务器、检测系统以及信号处理方法

相关申请的交叉引用

本申请基于并且要求于2014年11月18日递交的日本专利申请No.2014-233532的优先权的权益；以引用方式将该专利申请的全部内容并入本文。

技术领域

本文描述的实施例总体上涉及一种信号处理装置、服务器、检测系统以及信号处理方法。

背景技术

随着诸如在日本的高速增长时期修建的桥的结构已劣化，问题已经开始浮出水面。如果在这样的结构中发生事故，那么事故导致的损害是不可计算的。因此，已知了监控结构的状况的技术。例如，已知了使用高度灵敏的传感器来检测这样的结构的损坏的声发射(AE)技术，所述传感器检测作为内部裂纹发生或内部裂纹增长的结果而生成的弹性波。

声发射是随材料中疲劳裂纹增长而产生的弹性波的辐射。在AE技术中，由AE传感器使用压电元件将弹性波检测为电压信号(AE信号)。将AE信号作为材料断裂前的征兆进行检测。因此，AE信号的出现频率和信号强度是代表材料坚固性的有用的指示符。因此，已对使用AE技术来检测结构的劣化的征兆的技术活跃地进行了研究。特别地，对于油罐的腐蚀诊断和在机器的制造过程中，使用AE技术的检测技术主要在欧洲和美国被广泛地使用。已对使用AE技术的检测技术进行了标准化。

发明内容

实施例的目标是要提供一种能够灵活地改变结构的劣化诊断处理的内容的信号处理装置、服务器、检测系统以及信号处理方法，其中该处理是基于电压信号的。

根据实施例，信号处理装置包括接收机、时间信息生成器、处理器以及通信器。所述接收机从检测生成自结构的弹性波的传感器接收电压信号。所述时间信息生成器生成时间信息，其中所述时间信息具有基于所述结构的测量持续时间段、所述弹性波的传播速度以及所述弹性波的生成源的位置识别精度的比特长度。所述处理器生成检测信息，在所述检测信息中，指示所述电压信号的特征的特征量信息与指示所述电压信号的接收时间的所述时间信息彼此相关联。所述通信器向服务器发送所述检测信息。

根据上文描述的所述信号处理装置，灵活地改变所述结构的劣化诊断处理的内容是可能的，其中该处理是基于所述电压信号的。

附图说明

图1是示出了根据实施例的检测系统的示例性结构的示意图；

图2是示出了根据实施例的信号处理装置的示例性结构的示意图；

图3是示出了时间信息的比特的数量和持续测量年的数量之间的关系的图表；

图4是示出了根据实施例的处理器的示例性结构的示意图；

图5是示出了根据实施例的检测信息的示例的示意图；

图6是示出了根据实施例的服务器的示例性结构的示意图；

图7是示出了根据实施例的传播速度信息的示例的示意图；

图8是解释根据实施例的示例性位置识别方法(在一维布置中)的示意图；

图9是解释根据实施例的示例性位置识别方法(在二维布置中)的示意图；

图10是解释根据实施例的示例性位置识别方法(在二维布置中)的示意图；

图11是示出了根据实施例的指示位置信息的显示信息的示例的示意图；

图12是示出了根据实施例的指示累积能量的显示信息的示例的示意图；

图13是解释根据实施例的位置校准方法的示例的示意图；

图14是示出了根据实施例的信号处理装置的示例性操作的流程图；

图15是示出了根据实施例的服务器的示例性操作的流程图；以及

图16是示出了根据实施例的服务器的示例性硬件结构的示意图。

具体实施方式

下文参照附图详细地描述了根据实施例的信号处理装置、服务器、检测系统以及信号处理方法。

图1是示出了根据实施例的检测系统的示例性结构的示意图。根据实施例的检测系统1包括AE传感器3a至3d、信号处理装置10以及服务器30。AE传感器3a、3b、3c以及3d分别通过电缆4a、4b、4c以及4d连接到信号处理装置10。信号处理装置10和服务器30经由网络2连接。在下面的描述中，当AE传感器3a至3d彼此不相区分时，将它们简单地描述为AE传感器3。同样地，当电缆4a至4d彼此不相区分时，将它们简单地描述为电缆4。

可以将电缆4改为无线连接。网络2可以采用无线或基于有线的通信技术、或者无线和基于有线的通信技术的组合。多个信号处理装置10可以连接到服务器30。连接到信号处理装置10的AE传感器3的数量不限于4个。任何数量的AE传感器3可以连接到信号处理装置10，只要该数量满足用于识别(定位)弹性波的生成源的位置所需要的AE传感器3的数量。稍后描述了用于识别弹性波的生成源的方法的细节。

AE传感器3安装在诸如桥的结构上。AE传感器3检测从结构生成的弹性波并且将该弹性波转换成AE信号(电压信号)。

具体地，AE传感器3使用例如具有灵敏度范围为10kHz至1MHz的压电元件。任何类型可以用于AE传感器3。AE传感器3的类型的示例包括在频率范围内具有谐振峰的谐振类型和抑制谐振的宽范围类型。AE传感器3包括前置放大器。AE传感器3可以采用任何类型的检测方法。检测方法的示例包括电压输出类型、可变阻抗类型以及静电电容类型。

AE传感器3向信号处理装置10发送AE信号。信号处理装置10处理从AE传感器3接收的AE信号并且向服务器30发送检测信息(稍后描述)。下文描述了信号处理装置10的示例性结构。

图2是示出了根据实施例的信号处理装置10的示例性结构的示意图。根据实施例的信号处理装置10包括接收机11a至11d、带通滤波器(BPF)12a至12d、A/D转换器(ADC)13a至13d、时钟振荡器14、时间信息生成器15、处理器16以及通信器17。

当接收机11a至11d彼此不相区分时，将它们简单地描述为接收机11。当BPF12a至12d彼此不相区分时，将它们简单地描述为BPF12。当ADC13a至13d彼此不相区分时，将它们简单地描述为ADC13。

当从AE传感器3接收AE信号时，接收机11向BPF12输入所接收的AE信号。

当从接收机11接收AE信号时，BPF12从AE信号移除信号带之外的噪声分量。BPF12向ADC13输入从中移除了噪声分量的AE信号。

当从BPF12接收从中移除了噪声分量的AE信号时，ADC13量化从中移除了噪声分量的AE信号，以便将AE信号转化为数字AE信号。ADC13向处理器16输入数字AE信号。

时钟振荡器14生成时钟信号。时钟振荡器14是例如晶体振荡器。时钟振荡器14向时间信息生成器15输入时钟信号。

时间信息生成器15从时钟振荡器14接收时钟信号。时间信息生成器15使用时钟信号生成时间信息。时间信息生成器15是例如包括寄存器的计数器。时间信息生成器15对时钟信号的边缘进行计数并且将从向信号处理装置10接通电源时开始累计的计数值作为时间信息存储在寄存器中。

基于结构的测量持续时间段y和时间分辨能力dt来将时间信息(寄存器)的比特长度b确定为等于或大于1并且满足关系b≥log₂(y/dt)的整数b。按如下确定时间分辨能力dt：dt＝dr/v，其中，v是弹性波的传播速度，而dr是弹性波的生成源的位置识别精度。因而，弹性波的生成源的位置识别精度可以被设置为任意范围，从而使信号处理装置10必要地和充分地识别位置成为可能。

例如，当结构的材料是铁时，弹性波的传播速度v为5950m/s。在这种情况下，当弹性波的生成源的位置识别精度为10mm时，dt＝0.1/5980＝1.68×10^-6s(上舍至两位小数)。当持续测量年的数量为100时，y＝100×365×24×60×60＝3153600000s。时间信息(寄存器)的比特长度b被计算为满足关系b≥log₂(y/dt)＝log₂(3153600000/1.68×10^-6)的最小正整数。因而，比特长度b等于或大于51比特。

在典型的无线模块中，主要以字节为基础使用传输分组来执行数据传输。当通信器17(稍后对其进行描述)由典型的无线模块实现时，时间信息(寄存器)的比特长度b是8的倍数是必要的。时间信息(寄存器)的比特长度b被确定为满足b≥51比特的8的最小倍数。因而，比特长度b被确定为56比特＝7字节。结果，典型的无线模块可以用于时间信息的传输。

图3是示出了时间信息的比特的数量和持续测量年的数量之间的关系的图表。时间分辨能力dt越小，需要被存储的时间信息的比特的数量就越大。持续测量年的数量越长，需要被存储的时间信息的比特的数量就越大。

下文描述了处理器16的示例性结构。

图4是示出了根据实施例的处理器16的示例性结构的示意图。根据实施例的处理器16包括滤波器21、门信号生成器22、提取器23、确定器24、检测信息生成器25以及存储器26。

当从ADC13接收数字AE信号时，滤波器21向门信号生成器22和提取器23输入在特定频率范围内的AE信号。

门信号生成器22从滤波器21接收在特定频率范围内的AE信号。门信号生成器22生成指示AE信号的波形是否持续的门信号。

门信号生成器22由例如包络检测器和比较器实现。包络检测器检测AE信号的包络，而比较器确定AE信号的包络是否等于或大于特定的阈值。当AE信号的包络等于或大于该特定的阈值时，门信号生成器22向提取器23和确定器24输入指示AE信号的波形持续的(高电平的)门信号。当AE信号的包络小于该特定的阈值时，门信号生成器22向提取器23和确定器24输入指示AE信号的波形不持续的(低电平的)门信号。

提取器23从滤波器21接收在特定频率范围内的AE信号并且从门信号生成器22接收门信号。基于门信号，当AE信号的波形持续时，提取器23提取特征量信息。特征量信息指示AE信号的特征。特征量信息的示例包括AE信号的波形的幅度(mV)、门信号的上升时间段(μs)、门信号的持续时间段(μs)、AE信号的过零计数(次)、AE信号的波形的能量(任意单位)以及AE信号的频率(Hz)。提取器23向检测信息生成器25输入特征量信息。

确定器24从时间信息生成器15接收时间信息并且从门信号生成器22接收门信号。确定器24基于时间信息和门信号来确定接收时间。具体地，确定器24将指示门信号的上升时间的时间信息确定为AE信号的接收时间。确定器24向检测信息生成器25输入指示接收时间的时间信息。

检测信息生成器25从提取器23接收特征量信息以及从确定器24接收指示接收时间的时间信息。检测信息生成器25生成检测信息，在所述检测信息中，指示AE信号的特征的特征量信息与指示AE信号的接收时间的时间信息彼此相关联。检测信息生成器25将检测信息存储在存储器26中。存储器26是例如双端口随机存取存储器(RAM)。

图5是示出了根据实施例的检测信息的示例的示意图。图5中的示例示出了其中生成22个字节的检测信息的情况。检测信息包括14个字节的特征量信息和指示接收时间的8个字节的时间信息。特征量信息包括2个字节的幅度、4个字节的持续时间段、4个字节的过零计数以及4个字节的能量。特征量信息不受限于图5中示出的示例。指示AE信号的特征的任何信息用于特征量信息。

返回参照图2，通信器17从处理器16的存储器26读取检测信息。通信器17通过无线通信在特定定时向服务器30发送检测信息。至于无线通信的频带，例如，使用被称为工业科学医疗(ISM)频带的频率，诸如2.4GHz和920MHz频带(在日本，915MHz至928MHz)。通信器17可以直接地向服务器310发送检测信息而不使用存储器26。通信器17可以采用基于有线的通信方案。

下文描述了信号处理装置10的硬件。从例如外部电源、主电池、辅电池、太阳能电池或能量收集器提供信号处理装置10的功率。能量收集器是例如振动功率生成模块。信号处理装置10由模拟电路和数字电路实现。模拟电路的电源是绝缘的开关电源。经由数字隔离器向处理器16输入由ADC13量化的数字AE信号。这使得将模拟地和数字地分离成为可能，从而防止来自于其间传播的噪声。如必要，模拟地和数字地可以在一个点短接。

处理器16由例如现场可编程门阵列(FPGA)实现。非易失性FPGA的使用可以减小待机功耗。处理器16可以由专用大规模集成(LSI)实现。

信号处理装置10包括通过被安装在基底上来使用的非易失性随机存取存储器(NVRAM)，诸如闪速存储器或磁随机存取存储器(MRAM)。在通过被安装在基底上来使用的非易失性存储器中存储阈值信息使得当功率丢失时不需要重置信息。代替通过被安装在基底上来使用的非易失性存储器，可以使用诸如闪速存储器的可移动存储器。例如，在信号处理装置10中插入诸如SD卡(被注册的商标)的存储器卡并且可以在储存器卡中存储检测信息。服务器30读取存储器卡，从而使得在不能够使用无线通信的地方监控结构成为可能。

信号处理装置10包括开启或关闭接触的按钮开关。时间信息生成器15根据按钮开关的接触的开和闭的切换来将时间信息重置到特定初始值。

下文描述了服务器30的示例性结构。

图6是示出了根据实施例的服务器30的示例性结构的示意图。根据实施例的服务器30包括通信器31、存储器32、识别器33、诊断单元34、显示控制器35以及校准器36。

通信器31从信号处理装置10接收检测信息。通信器31将检测信息存储在存储器32中。

存储器32在其中存储关于AE传感器3a至3d的初始安装位置信息(安装位置信息)、从信号处理装置10发送的检测信息以及传播速度信息。可以将初始安装位置信息更新到安装位置信息，在所述安装位置信息中，校准器36(稍后描述)考虑AE传感器3a至3d的位移。稍后描述传播速度信息的细节。

识别器33在特定定时从存储器32读取检测信息。识别器33基于检测信息来识别关于弹性波的生成源的位置信息。

具体地，识别器33计算包括在相应的多条检测信息中的多条特征量信息的相似度，并且基于特征量信息的相似度是否等于或大于特定的阈值来将多条检测信息分组。识别器33将包括在同一个组中的检测信息识别为关于同一个生成源的检测信息。

相似度由多条特征量信息之间的距离确定。多条特征量信息之间的距离越小，相似度就越大。识别器33使用特定的距离函数来计算多条特征量信息之间的距离。距离函数是计算例如标准欧式(Euclidean)距离、明氏(Minkowski)距离或马氏(Mahalanobis)距离的函数。特别地，马氏距离使得考虑了多条特征量信息之间的相关性来计算距离成为可能，从而使得增加组的分类精度成为可能。

识别器33通过比较与对应的多条特征量信息(该多条特征量信息包括在被分类在同一个组中的多条检测信息中)相关联的相应的多条时间信息来计算四个AE传感器间的关于AE信号的接收时间的时间差信息，其中对应的多条特征量信息各自具有等于或大于特定的阈值的相似度。识别器33基于关于四个AE传感器3的位置信息、时间差信息以及弹性波的传播速度来识别关于弹性波的生成源的位置信息。下文描述了弹性波的传播速度。

在材料中传播的弹性波的传播速度v由下面的等式(1)来表示：

$v=\sqrt{\frac{K}{{\mathrm{\ρ}}_0}}---\left(1\right)$

其中，K(Pa)是材料的体积弹性模量，而ρ₀(kg/m³)是材料的密度。

当考虑材料的剪切模量G时，在结构中(三维体)传播的弹性波的传播速度v由下面的表达式(2)来表示：

$v=\sqrt{\frac{1}{{\mathrm{\ρ}}_0}\·(K+\frac{4}{3}G)}---\left(2\right)$

弹性波的传播速度由材料固有的物理特性确定。例如，通过针对每种材料(结构的材料)预先进行计算而获得的传播速度信息作为查找表存储在存储器32中。该查找表使得识别器33根据结构的材料来从查找表中选择适当的传播速度成为可能。

图7是示出了根据实施例的传播速度信息的示例的示意图。图7示出了其中传播速度信息作为查找表存储的示例。例如，当结构的材料是铁时，传播速度v为5950m/s。

下文描述了一种用于由识别器33识别弹性波的生成源的位置的方法。出于简单的解释的目的，基于一维布置来详细描述该方法。识别原理与在二维和三维布置中的那些原理相同。

图8是解释根据实施例的示例性位置识别方法(在一维布置中)的示意图。在示例中，裂纹发生在AE传感器3a和3b之间的结构中，并且AE传感器3a和3b检测由裂纹导致的弹性波。

AE传感器3a和3b之间的距离为1。从AE传感器3a和3b之间的中点到裂纹的距离为Δx。当AE传感器3b从裂纹发生T秒后检测到弹性波，而AE传感器3a从裂纹发生(T+Δt)秒后检测到弹性波时，Δt可以由下面的表达式(3)来表示：

$\mathrm{\Δ}t=\left(\right(\frac{1}{2}+\mathrm{\Δ}x)-(\frac{1}{2}-\mathrm{\Δ}x\left)\right)/v=2\mathrm{\Δ}x/v---\left(3\right)$

当AE传感器3a和3b之间的距离为1以及弹性波的传播速度v已知时，识别器33计算时间差信息Δt，并且随后可以使用表达式(3)来计算从AE传感器3a和3b之间的中点到裂纹的距离Δx。以这种方式，识别器33可以从时间差信息Δt识别关于裂纹(弹性波的生成源)的位置信息。

下文基于二维布置简单地描述了位置识别方法。

图9和图10是解释根据实施例的示例性位置识别方法(在二维布置中)的示意图。图9示出了其中结构中发生裂纹以及由裂纹的发生导致的弹性波以传播速度v(m/s)到达AE传感器3a至3d的情况。弹性波到达AE传感器3a至AE传感器3d的时间互不相同。当已知弹性波的接收时间中的时间差时，可以估计的是弹性波的生成源是在圆ARC_a(半径为Ta)、圆ARC_b(半径为Tb)、圆ARC_c(半径为Tc)以及圆ARC_d(半径为Td)上。圆ARC_a、圆ARC_b、圆ARC_c以及圆ARC_d分别以AE传感器3a、3b、3c以及3d为中心。因此，识别器33可以将圆ARC_a至圆ARC_d的交叉处识别为关于弹性波的生成源的位置信息。

通常，可以使用AE传感器3来识别弹性波的生成源的位置，其中所述AE传感器3的数量是维度的数量加1。因此，在三维布置中，可以使用四个AE传感器3来识别弹性波的生成源的位置。AE传感器3的数量越多，位置信息的识别精度越可以更进一步地增加。

当所识别的位置信息在特定的观察范围之外时(当所识别的位置信息不满足特定的阈值时)，识别器33执行噪声处理来将包括在用于识别的检测信息中的特征量信息作为噪声移除。噪声处理由服务器30的识别器33执行，从而使得在噪声处理中灵活地改变用于确定的阈值条件成为可能。可以灵活地改变AE传感器3的安装状态、要被测量的结构的状况以及天气状况，从而使得识别器33更有效地移除噪声成为可能。

返回参照图6，识别器33向诊断单元34输入检测信息和位置信息。

诊断单元34从识别器33接收检测信息和位置信息。诊断单元34基于检测信息和位置信息来诊断结构的劣化。诊断单元34例如通过确定生成源是否存在(其中该生成源的弹性波的累积能量等于或大于特定的阈值)来诊断结构的劣化。诊断单元34生成指示诊断结果的诊断结果信息。诊断单元34向显示控制器35输入检测信息、位置信息以及诊断结果信息。

显示控制器35从诊断单元34接收检测信息、位置信息以及诊断结果信息。显示控制器35基于检测信息、位置信息、以及诊断结果信息来在显示设备上(未在图6中示出)显示显示信息。

图11是示出了根据实施例的指示位置信息的显示信息的示例的示意图。图11示出了其中弹性波的生成源例如由位置信息41显示的情况。

图12是示出了根据实施例的指示累积能量的显示信息的示例的示意图。图12示出了其中利用曲线42来显示累积能量的情况。例如，当在图11中示出的显示信息被示出以及做出指示选择位置信息41的输入时，显示控制器35执行控制以使得显示在图12中示出的显示信息。当用户在显示图11中示出的显示信息的屏幕上指定选择范围时，利用曲线42显示包括在选择范围内的弹性波的累积能量，从而使得容易地知道在选择范围内的特性成为可能。例如，选择范围被设置在具有从拖位置到放下位置的对角线的矩形之内，通过使用鼠标的拖放操作来指定所述拖位置和放下位置二者，或者在该矩形的内切圆之内，从而使得进一步地提高可操作性成为可能。

当诊断单元34诊断结构的劣化状况时，累积能量E₁作为阈值使用。诊断单元34请求显示控制器35来显示警告，其中所述警告指示例如在当累积能量变为E₁时的时间t₁劣化的程度很大。该警告使得例如结构的管理者在由于结构的进一步的劣化在结构中发生断裂和其它破坏之前知道在结构中断裂的高发生可能性成为可能。图12中的示例示出了其中在时间t₂在结构中发生断裂的情况。由于结构中的断裂的震动，所以在累积能量E₂之后累积能量E急剧地增加。当结构的状态在断裂之后变得稳定时，不生成弹性波并且累积能量E是恒定的。

返回参照图6，校准器36校准关于AE传感器3a至3d的相应的多条安装位置信息。具体地，校准器36经由通信器31向信号处理装置10发送校准请求，所述校准请求使得AE传感器3中的任何一个AE传感器3作为振动生成源来操作。

图13是解释根据实施例的位置校准方法的示例的示意图。图13示出了其中当从服务器30接收校准请求时，信号处理装置10使得AE传感器3d作为振动生成源来操作的情况。具体地，AE传感器3d在特定定时生成具有特定识别模式的弹性波。AE传感器3a至3c以对应于距AE传感器3d相应的距离的时间差来检测弹性波。信号处理装置10向服务器30发送检测信息，所述检测信息包括关于指示弹性波的AE信号的特征量信息和指示指示弹性波的AE信号的接收时间的时间信息。服务器30的校准器36确定弹性波的模式是否是特定的识别模式。当确定弹性波的模式是特定的识别模式时，校准器36计算时间差信息。这导致移除噪声的效果。当时间差信息与从被存储在存储器32中的安装时的初始安装位置信息假设的时间差信息不同时，校准器36请求显示控制器35来显示通知用户AE传感器3的位置可能被移动的信息。

校准器36可以经由通过顺序地将AE传感器3a至3d切换为振动生成源来执行上述的过程，来计算在AE传感器3a至3d间的相对位置关系，并且更新存储在存储器32中的关于AE传感器3a至3d的初始安装位置信息。

校准器36可以通过使得AE传感器3作为振动生成源操作来校准以查找表(参照图7)的形式存储在存储器32中的、对应于结构的材料的弹性波的传播速度的值。

下文描述了根据实施例的信号处理方法。

图14是示出了根据实施例的信号处理装置10的操作示例的流程图。接收机11从AE传感器3接收AE信号(步骤S1)。基于门信号，当AE信号的波形持续时，提取器23提取特征量信息(步骤S2)。确定器24将指示门信号的上升时间的时间信息确定为AE信号的接收时间(步骤S3)。检测信息生成器25生成检测信息(步骤S4)，在所述检测信息中，指示AE信号的特征的特征量信息与指示AE信号的接收时间的时间信息彼此相关联。通信器17通过无线通信在特定定时向服务器30发送检测信息(步骤S5)。

图15是示出了根据实施例的服务器30的操作示例的流程图。通信器31从信号处理装置10接收检测信息(步骤S11)。

识别器33基于检测信息来识别关于弹性波的生成源的位置信息(步骤S12)。具体地，识别器33计算包括在相应的多条检测信息中的多条特征量信息的相似度，并且基于特征量信息的相似度是否等于或大于特定的阈值来将多条检测信息分组。识别器33通过比较与对应的多条特征量信息(该多条特征量信息包括在被分类在同一个组中的多条检测信息中)相关联的相应的多条时间信息来计算四个AE传感器3间的关于AE信号的接收时间的时间差信息，其中对应的多条特征量信息各自具有等于或大于特定的阈值的相似度。识别器33基于关于四个AE传感器3的位置信息、时间差信息以及弹性波的传播速度来识别关于弹性波的生成源的位置信息。

诊断单元34基于检测信息和位置信息来诊断结构的劣化(步骤S13)。具体地，诊断单元34通过确定生成源是否存在(其弹性波的累积能量等于或大于特定的阈值)来诊断结构的劣化。诊断单元34生成指示诊断结果的诊断结果信息。

显示控制器35基于检测信息、位置信息、以及诊断结果信息来更新要显示在显示设备上的显示信息(步骤S14)。在图11和图12中示出了显示信息的示例。

如果累积能量等于或大于阈值(在步骤S15处为是)，则显示控制器35在显示设备上显示指示结构的劣化的程度是很大的警告(步骤S16)。如果累积能量小于阈值(在步骤S15处为否)，则处理终止。

下文描述了根据实施例的服务器30的示例性硬件结构。

图16是示出了根据实施例的服务器30的示例性硬件结构的示意图。根据实施例的服务器30包括控制器51、主存储设备52、辅存储设备53、显示设备54、输入设备55以及通信设备56。控制器51、主存储设备52、辅存储设备53、显示设备54、输入设备55以及通信设备56经由总线57彼此相连。服务器30是例如个人计算机或智能设备。

控制器51执行在主存储设备52中读取的来自辅存储设备53的程序。主存储设备52是诸如只读存储器(ROM)或随机存取存储器(RAM)的存储器。辅存储设备53是硬盘驱动(HDD)或光驱。图6中的存储器32对应于主存储设备52和辅存储设备53。

显示设备54显示例如服务器30的状态。显示设备54是例如液晶显示器。输入设备55是用于操作服务器30的接口。输入设备55是键盘或鼠标。当服务器30是诸如智能电话或平板终端的智能设备时，显示设备54和输入设备55可以是触摸屏。通信设备56是用于到网络2的连接的接口。

由根据实施例的服务器30执行的程序被记录在可安装或可执行的文件中，并且被提供作为诸如压缩盘只读存储器(CD-ROM)、存储卡、可记录压缩盘(CD-R)或数字多用盘(DVD)的计算机可读存储介质中的计算机程序产品。

可以在连接到诸如互联网的网络的计算机中存储由根据实施例的服务器30执行的程序，并且可以通过经由网络下载来提供该程序。可以不下载而经由诸如互联网的网络来提供由根据实施例的服务器30执行的程序。

可以在例如ROM中嵌入和提供由根据实施例的服务器30执行的程序。

由根据实施例的服务器30执行的程序具有包括图6中示出的相应的功能块的模块结构(通信器31、识别器33、诊断单元34、显示控制器35以及校准器36)。在实际的硬件中，控制器51从存储介质读取程序并且执行程序。结果，相应的功能块被加载到主存储设备52中。在主存储设备52中形成相应的功能块。可以不使用软件而通过诸如集成电路(IC)的硬件来实现图6中示出的相应的功能块的部分或全部。

如上所述，在根据实施例的信号处理装置10中，时间信息生成器15生成时间信息，其中所述时间信息具有基于结构的测量持续时间段、弹性波的传播速度以及弹性波的生成源的位置识别精度的比特长度。处理器16生成检测信息，在所述检测信息中，指示AE信号的特征的特征量信息与指示AE信号的接收时间的时间信息彼此相关联。通信器17向服务器30发送检测信息。信号处理装置10不对结构执行基于AE信号的劣化诊断处理，从而使得减小信号处理装置10的电路大小以及稍后自由地改变对结构的劣化诊断处理成为可能。不向服务器30发送AE信号，但是向服务器30发送包括特征量信息的检测信息，从而使得减小传输数据量成为可能。该减小使得减小信号处理装置10的功耗成为可能。因此，可以由例如太阳能电池或振动能量生成模块来操作信号处理装置10。结果，信号处理装置10可以安装在无法获得电源的地方。

然而，常规的技术限制了信号处理装置可以安装的地方，并且不能灵活地改变结构的劣化诊断处理的内容，所述处理是基于AE信号的。

虽然已经描述了特定的实施例，但是仅以示例的方式给出了该实施例，并且不旨在限制本发明的范围。实际上，可以以多种其它形式来体现本文描述的新颖的实施例；此外，可以在不偏离本发明的精神的情况下对本文描述的实施例的形式进行各种省略、代替以及改变。所附的权利要求书和它们的等效物旨在覆盖将落在本发明的范围和精神内的这样的形式或更改。

Claims (11)

1.一种信号处理装置，包括：

接收机，所述接收机被配置为从检测生成自结构的弹性波的传感器接收电压信号；

时间信息生成器，所述时间信息生成器被配置为生成时间信息，其中所述时间信息具有基于所述结构的测量持续时间段、所述弹性波的传播速度以及所述弹性波的生成源的位置识别精度的比特长度；

处理器，所述处理器被配置为生成检测信息，在所述检测信息中，指示所述电压信号的特征的特征量信息与指示所述电压信号的接收时间的所述时间信息彼此相关联；以及

通信器，所述通信器被配置为向服务器发送所述检测信息。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述比特长度具有等于或大于通过将所述测量持续时间段与所述传播速度的乘积除以所述位置识别精度而获得的值的值。

3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述处理器包括：

门信号生成器，所述门信号生成器被配置为生成指示所述电压信号的波形是否持续的门信号；

提取器，所述提取器被配置为基于所述门信号，当所述电压信号的所述波形持续时提取所述特征量信息；以及

确定器，所述确定器被配置为基于所述时间信息和所述门信号来确定所述接收时间。

4.根据权利要求2所述的装置，其中，所述特征量信息包括以下各项中的至少任一项：所述电压信号的所述波形的幅度、所述电压信号的所述波形的能量、所述门信号的上升时间段、所述门信号的持续时间段、所述电压信号的频率以及所述电压信号的过零计数。

5.一种服务器，包括：

通信器，所述通信器被配置为接收检测信息，在所述检测信息中，指示代表生成自结构的弹性波的声发射信号的特征的特征量信息与指示所述声发射信号的接收时间的时间信息彼此相关联；

存储器，所述存储器被配置为在其中存储所述检测信息；以及

识别器，所述识别器被配置为基于所述检测信息来识别关于所述弹性波的生成源的位置信息，其中，

所述时间信息具有基于所述结构的测量持续时间段、所述弹性波的传播速度以及所述弹性波的所述生成源的位置识别精度的比特长度。

6.根据权利要求5所述的服务器，其中，所述识别器用于：

计算多条所述特征量信息的相似度，

通过比较与对应的多条所述特征量信息相关联的多条所述时间信息来计算多个声发射传感器间的、关于所述电压信号的所述接收时间的时间差信息，其中对应的多条所述特征量信息各自具有等于或大于特定的阈值的所述相似度，以及

基于关于所述AE传感器的位置信息、所述时间差信息以及所述弹性波的所述传播速度来识别关于所述弹性波的所述生成源的所述位置信息。

7.根据权利要求6所述的服务器，其中，

所述存储器还在其中存储传播速度信息，在所述传播速度信息中，所述结构的材料与所述弹性波的传播速度彼此相关联，以及

所述识别器通过参考所述传播速度信息来确定所述弹性波的所述传播速度。

8.根据权利要求5所述的服务器，还包括显示控制器，所述显示控制器被配置为执行控制来在显示器上显示关于所述弹性波的位置信息和根据所述位置信息来指示所述弹性波的累积能量的累积信息。

9.根据权利要求6所述的服务器，还包括校准器，所述校准器被配置为使得所述AE传感器作为振动生成源来操作，并且基于包括多条所述特征量信息的所述检测信息来校准关于所述AE传感器的所述位置信息或所述弹性波的所述传播速度，其中多条所述特征量信息各自指示代表生成自对应的所述振动生成源的弹性波的电压信号的特征。

10.一种检测系统，包括：

多个声发射传感器；

信号处理装置；以及

服务器，其中

所述AE传感器各自包括：

检测器，所述检测器被配置为将生成自结构的弹性波检测为电压信号，

所述信号处理装置包括：

接收机，所述接收机被配置为从所述AE传感器接收所述电压信号；

时间信息生成器，所述时间信息生成器被配置为生成时间信息，其中所述时间信息具有基于所述结构的测量持续时间段、所述弹性波的传播速度以及所述弹性波的生成源的位置识别精度的比特长度；

处理器，所述处理器被配置为生成检测信息，在所述检测信息中，指示所述电压信号的特征的特征量信息与指示所述电压信号的接收时间的所述时间信息彼此相关联；以及

通信器，所述通信器被配置为向所述服务器发送所述检测信息，以及

所述服务器包括：

通信器，所述通信器被配置为从所述信号处理装置接收所述检测信息；

存储器，所述存储器被配置为在其中存储所述检测信息；以及

识别器，所述识别器被配置为基于所述检测信息来识别所述弹性波的位置。

11.一种由信号处理装置执行的信号处理方法，所述方法包括：

从检测生成自结构的弹性波的声发射传感器接收电压信号；

生成时间信息，其中所述时间信息具有基于所述结构的测量持续时间段、所述弹性波的传播速度以及所述弹性波的生成源的位置识别精度的比特长度；

生成检测信息，在所述检测信息中，指示所述电压信号的特征的特征量信息与指示所述电压信号的接收时间的所述时间信息彼此相关联；以及

向服务器发送所述检测信息。