CN106124634B - 一种玻璃钢声发射源三角定位方法 - Google Patents

一种玻璃钢声发射源三角定位方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106124634B
CN106124634B CN201610447748.5A CN201610447748A CN106124634B CN 106124634 B CN106124634 B CN 106124634B CN 201610447748 A CN201610447748 A CN 201610447748A CN 106124634 B CN106124634 B CN 106124634B
Authority
CN
China
Prior art keywords
acoustic emission
fiberglass
measured
isosceles triangle
speed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610447748.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106124634A (zh
Inventor
陈健飞
马波
杨勇
周先军
李标
仇东泉
王安泉
盛华
刘海波
江文军
陈丽娜
樊户伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Petroleum and Chemical Corp
Technology Inspection Center of Sinopec Shengli Oilfield Co
Original Assignee
China Petroleum and Chemical Corp
Technology Inspection Center of Sinopec Shengli Oilfield Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Petroleum and Chemical Corp, Technology Inspection Center of Sinopec Shengli Oilfield Co filed Critical China Petroleum and Chemical Corp
Priority to CN201610447748.5A priority Critical patent/CN106124634B/zh
Publication of CN106124634A publication Critical patent/CN106124634A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106124634B publication Critical patent/CN106124634B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/14Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object using acoustic emission techniques
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/01Indexing codes associated with the measuring variable
    • G01N2291/011Velocity or travel time
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/023Solids
    • G01N2291/0231Composite or layered materials

Abstract

本发明公开了一种玻璃钢声发射源三角定位方法,其技术方案为:步骤一,拟合待测玻璃钢角度—速度多项式;步骤二,将传感器探头按照等腰三角形布置方法设置在待测的玻璃钢罐体上;步骤三,设定等腰三角形三个顶点的坐标;步骤四,运算得出定位结果。本发明的有益效果是:解决了玻璃钢这种复合材料声发射检测方式因材料各向异性导致不同方向传播速度不同引起的定位误差较大的问题。整体方法实现简单易行,使用Excel表格中的曲线拟合就可以代替复杂的人工运算。且最后测量结果准确。

Description

一种玻璃钢声发射源三角定位方法
技术领域
本发明涉及声发射检测技术领域,特别涉及一种玻璃钢声发射源三角定位方法。
背景技术
玻璃钢复合材料具有轻质高强、耐腐蚀、绝缘性好、绝热性好、可设计性好、工艺性优良等诸多优点,被广泛使用在建筑行业、石油化工业、交通运输业、电子通讯以及军工业等领域,玻璃钢储罐具有质量可靠、安全稳定、经久耐用的优点,在油田得到广泛使用。但是,玻璃钢复合材料容易老化,耐冲击性能差,使用中经常出现裂纹、分层损伤,致使复合材料结构性能下降,严重时造成重大经济损失。因此,在应用过程中对其进行安全检验是十分必要的。
声发射无损探伤技术在压力容器储罐的检测有着独特的优势,且在金属储罐检测方面研究应用成果丰富,而玻璃钢储罐声发射检测技术相关研究目前较少。玻璃钢材料具有声波信号衰减率较高且传播具有各向异性,这也加大了玻璃钢无损检测的技术难度。为解决实际应用中遇到的难题,必须掌握不同厚度玻璃钢材料中声发射波的基本声学特征才能进一步的开展声源定位等研究,其基本声学特征具体包括波速、频率、传播方向、传播速度、信号频率。基于此,本课题对玻璃钢材料声学特征和声源定位开展了先关研究。
此外,也有技术人员提出针对复合材料声发射源无损探伤同一个声发射源采用设置4个探头进行检测,并形成定位的方案,但是此方案并没有解决声发射在玻璃钢复合材料中不同方向传播速度不同而导致的定位存在误差的问题,另外声发射波在玻璃钢中衰减大,传感器距离布置很小时才会被4个传感器接收到。
发明内容
为了满足玻璃钢罐体的声发射无损探伤需求,本发明实施例提供了一种一种玻璃钢声发射源三角定位方法。
其技术方案为:
步骤一,对待测玻璃钢传播特性进行测量角度及传播速度的测量,并将获取的试验结果使用曲线拟合得出的角度—速度多项式;该拟合公式含有角度α与 速度v两个变量;
步骤二,将传感器探头按照等腰三角形布置方法设置在待测的玻璃钢罐体上;
步骤三,设定等腰三角形三个顶点的坐标A(x1,y1)、B(x2,y2)、C(x3,y3),设定声发射源坐标为D(x,y);得出声发射源D到三个传感器的时间分别为
A:
B:
C:
继而由时差定位方法的原理可以得到公式:
其中vAD、vBD、vCD分别对应声发射源至各个传感器的传播速度;
以水平方向为基准线,vAD、vBD、vCD的传播方向与基准线的夹角为αAD、αBD、αCD,得出公式:
步骤四,根据曲线拟合得出的角度—速度多项式,结合公式:
组成关于x、y的非线性方程组,其中A(x1,y1)、B(x2,y2)、C(x3,y3)均为已知,ΔtAB、ΔtAC可以由声发射信号采集过程中通过到达时间来得到,经过求解可以得出声发射源的坐标。
优选为,所述传感器探头按照等腰三角形布置方法,首先分别测定声发射波在待测玻璃钢罐体的环向和轴向的传播速度,然后按照公式:L/H≈n的标准将三个传感器探头按照等腰三角形布置;
其中,H为等腰三角形的高;L为等腰三角形底边两个传感器探头的沿待测玻璃钢罐体表面的环向间距,n为声发射波在待测罐体的环向传播速度与轴向传播速度之比。
优选为,所述步骤一中,对待测玻璃钢传播特性进行测量角度及传播速度的测量,分别选取的角度为0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°。
优选为,所述步骤一中,进行曲线拟合为使用Excel电子表格中的曲线拟合功能。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是:解决了玻璃钢这种复合材料声发射检测方式因材料各向异性导致不同方向传播速度不同引起的定位误差较大的问题。整体方法实现简单易行,使用Excel表格中的曲线拟合就可以代替复杂的人工运算。且最后测量结果准确。本技术方案使用3只探头,这样声发射信号被3个探头接收到就能形成定位,传感器间距相对增大了很多。
附图说明
图1为传感器探头布置示意图。
图2为步骤一拟合公式的角度与速度数据表
图3为图2数据表的拟合结果曲线图。
具体实施方式
针对玻璃钢这种复合材料,传统的声发射无损探伤无法准确定位的问题,本发明提供一种玻璃钢声发射源三角定位方法。
步骤一,对待测玻璃钢传播特性进行测量角度及传播速度的测量,分别选取的角度为0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°。将获取的试验结果使用Excel电子表格中的曲线拟合功能。得出的角度—速度多项式;该拟合公式含有角度α与速度v两个变量,如图2
步骤二,将传感器探头按照等腰三角形布置方法设置在待测的玻璃钢罐体上;
步骤三,如图1设定等腰三角形三个顶点的坐标A(x1,y1)、B(x2,y2)、C(x3,y3),设定声发射源坐标为D(x,y);得出声发射源D到三个传感器的时间分别为
A:
B:
C:
继而由时差定位方法的原理可以得到公式
其中vAD、vBD、vCD分别对应声发射源至各个传感器的传播速度;
以水平方向为基准线,vAD、vBD、vCD的传播方向与基准线的夹角为αAD、αBD、αCD,得出公式:
步骤四,根据曲线拟合得出的角度—速度多项式,结合公式:
组成关于x、y的非线性方程组,其中A(x1,y1)、B(x2,y2)、C(x3,y3)均为已知,ΔtAB、ΔtAC可以由声发射信号采集过程中通过到达时间来得到,经过求解可以得出声发射源的坐标。
传感器探头按照等腰三角形布置方法,首先分别测定声发射波在待测玻璃钢罐体的环向和轴向的传播速度,然后按照公式:L/H≈n的标准将三个传感器探头按照等腰三角形布置;
其中,H为等腰三角形的高;L为等腰三角形底边两个传感器探头的沿待测玻璃钢罐体表面的环向间距,n为声发射波在待测罐体的环向传播速度与轴向传播速度之比。
对比实验:
以玻璃纤维增强复合塑料(GFRP)的玻璃钢罐体做断铅点实验,玻璃钢厚度是10mm,传感器间距环向是1960,轴向是1000mm,实验对比结果如下:
1、本技术方案拟合定位结果
2、传统方式定位结果
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种玻璃钢声发射源三角定位方法,其特征在于:
步骤一,对待测玻璃钢传播特性进行测量角度及传播速度的测量,并将获取的试验结果使用曲线拟合得出的角度—速度多项式;该拟合公式含有角度α与速度v两个变量;
步骤二,将传感器探头按照等腰三角形布置方法设置在待测的玻璃钢罐体上;
所述传感器探头按照等腰三角形布置方法,首先分别测定声发射波在待测玻璃钢罐体的环向和轴向的传播速度,然后按照公式:L/H的标准将三个传感器探头按照等腰三角形布置;
其中,H为等腰三角形的高;L为等腰三角形底边两个传感器探头的沿待测玻璃钢罐体表面的环向间距,n为声发射波在待测罐体的环向传播速度与轴向传播速度之比;
步骤三,设定等腰三角形三个顶点的坐标A(x1,y1)、B(x2,y2)、C(x3,y3),设定声发射源坐标为D(x,y);得出声发射源D到三个传感器的时间分别为
继而由时差定位方法的原理可以得到公式:
其中vAD、vBD、vCD分别对应声发射源至各个传感器的传播速度;
以水平方向为基准线,vAD、vBD、vCD的传播方向与基准线的夹角为αAD、αBD、αCD,得出公式:
步骤四,根据步骤一曲线拟合得出的角度-速度多项式,结合公式:
组成关于x、y的非线性方程组,其中A(x1,y1)、B(x2,y2)、C(x3,y3)均为已知,ΔtAB、ΔtAC可以由声发射信号采集过程中通过到达时间来得到,经过求解可以得出声发射源的坐标。
2.根据权利要求1所述的玻璃钢声发射源三角定位方法,其特征在于,所述传感器探头按照等腰三角形布置方法,首先分别测定声发射波在待测玻璃钢罐体的环向和轴向的传播速度,然后按照公式:L/H≈n的标准将三个传感器探头按照等腰三角形布置;
其中,H为等腰三角形的高;L为等腰三角形底边两个传感器探头的沿待测玻璃钢罐体表面的环向间距,n为声发射波在待测罐体的环向传播速度与轴向传播速度之比。
3.根据权利要求1所述的玻璃钢声发射源三角定位方法,其特征在于,所述步骤一中,对待测玻璃钢传播特性进行测量角度及传播速度的测量,分别选取的角度为0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°。
4.根据权利要求1所述的玻璃钢声发射源三角定位方法,其特征在于,所述步骤一中,进行曲线拟合为使用Excel电子表格中的曲线拟合功能。
CN201610447748.5A 2016-06-20 2016-06-20 一种玻璃钢声发射源三角定位方法 Active CN106124634B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610447748.5A CN106124634B (zh) 2016-06-20 2016-06-20 一种玻璃钢声发射源三角定位方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610447748.5A CN106124634B (zh) 2016-06-20 2016-06-20 一种玻璃钢声发射源三角定位方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106124634A CN106124634A (zh) 2016-11-16
CN106124634B true CN106124634B (zh) 2018-10-23

Family

ID=57470997

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610447748.5A Active CN106124634B (zh) 2016-06-20 2016-06-20 一种玻璃钢声发射源三角定位方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106124634B (zh)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107290431B (zh) * 2017-06-20 2020-03-06 中国石油化工股份有限公司 一种玻璃钢储罐年限检测方法
CN108072699B (zh) * 2017-12-06 2020-11-24 中国石油化工股份有限公司 一种基于声振技术的声发射定位检测方法
CN108519583A (zh) * 2018-04-11 2018-09-11 吉林大学 适用于各向异性二维板的声发射源定位方法
CN109696480B (zh) * 2018-05-10 2021-06-29 南昌航空大学 一种基于改进时间反转算法的玻璃纤维复合材料声发射源定位成像方法
CN108682098A (zh) * 2018-07-12 2018-10-19 国网江苏省电力有限公司扬州供电分公司 一种电缆防外破监控报警系统及其工作方法
CN108896955B (zh) * 2018-07-26 2021-02-12 爱德森(厦门)电子有限公司 一种储罐底板探伤车的定位方法
CN109085250B (zh) * 2018-09-17 2022-05-06 山东建筑大学 一种基于重心坐标的声发射结构损伤定位方法
CN111141829B (zh) * 2019-12-28 2021-04-20 西安交通大学 基于微纳耦合光纤传感器的平面定位方法
CN111239255A (zh) * 2020-03-16 2020-06-05 大连理工大学 一种裂纹在线检测及位置标定方法
CN111678985A (zh) * 2020-06-10 2020-09-18 南昌工程学院 一种隧道衬砌无损检测装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6286360B1 (en) * 1999-02-25 2001-09-11 Metasensors, Inc. Methods and apparatus for real time fluid analysis
CN101285796A (zh) * 2008-04-30 2008-10-15 湘潭大学 热障涂层损伤及其失效过程的声发射实时检测方法
CN201637722U (zh) * 2010-03-05 2010-11-17 北京工业大学 金属材料疲劳早期损伤非线性超声在线检测装置
CN203083975U (zh) * 2012-11-16 2013-07-24 中国科学院半导体研究所 一种光纤声发射检测与定位系统
CN105044218A (zh) * 2015-09-08 2015-11-11 北京航空航天大学 一种光纤环声发射传感器及封装方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6286360B1 (en) * 1999-02-25 2001-09-11 Metasensors, Inc. Methods and apparatus for real time fluid analysis
CN101285796A (zh) * 2008-04-30 2008-10-15 湘潭大学 热障涂层损伤及其失效过程的声发射实时检测方法
CN201637722U (zh) * 2010-03-05 2010-11-17 北京工业大学 金属材料疲劳早期损伤非线性超声在线检测装置
CN203083975U (zh) * 2012-11-16 2013-07-24 中国科学院半导体研究所 一种光纤声发射检测与定位系统
CN105044218A (zh) * 2015-09-08 2015-11-11 北京航空航天大学 一种光纤环声发射传感器及封装方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN106124634A (zh) 2016-11-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106124634B (zh) 一种玻璃钢声发射源三角定位方法
CN102636303B (zh) 一种基于表面超声波测定薄镀层残余应力的方法
Nicholson et al. Modelling and experimental measurements of idealised and light-moderate RCF cracks in rails using an ACFM sensor
CN104897780B (zh) 一种利用声发射信号能量对声发射源进行定位的方法
CN204008572U (zh) 一种复合材料阶梯试块
CN105445361B (zh) 一种基于磁荷分布重构算法的漏磁检测缺陷三维成像方法
CN105300266B (zh) 一种汽车用镀锌板镀层厚度的电涡流检测装置与方法
CN102175602A (zh) 涂膜附着力测试装置及方法
CN201897590U (zh) 用于绝热层制品超声检测的对比试块
CN204255256U (zh) 凹痕测量仪
CN105651862A (zh) 一种利用兰姆导波对复合材料进行损伤检测的装置和方法
CN205280661U (zh) 一种道岔专用适形阵列涡流检测装置
Qin et al. Acoustic emission source location method for glass fibre reinforced plastics based on virtual loading focusing enhancement technology
CN106770679A (zh) 基于声发射检测技术的纤维增强塑料压力容器检测方法
CN103134859A (zh) 一种声速法校准仪检定架
CN107290431B (zh) 一种玻璃钢储罐年限检测方法
CN203053926U (zh) 一种实测空气声速法校准超声仪的检定架
Montinaro et al. Flying laser spot thermography for the inspection of aerospace grade Fibre Metal Laminates
CN207215759U (zh) 一种混凝土裂缝深度检测超声波换能器的定位装置
CN104614444A (zh) 一种提高电磁超声检测精度的方法
McCrory et al. Effect of delta-T grid resolution on acoustic emission source location in GLARE
CN205538852U (zh) 奥氏体不锈钢焊缝超声波检测综合性能校准对比试块
Shia et al. NDE Techniques of Fiber Characterization in Spar Caps of Wind Turbine Blades using Ultrasonic Waves
CN105548355B (zh) 超声检测装置
Hameed et al. Damage Size Estimation for Composite Laminates Based on an Anisotropic Wavefront Expression

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant