CN113219411A - 模拟空间碎片超高速撞击声发射的无损等效声源激励方法 - Google Patents

模拟空间碎片超高速撞击声发射的无损等效声源激励方法 Download PDF

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Abstract

模拟空间碎片超高速撞击声发射的无损等效声源激励方法，涉及空间碎片超高速撞击声发射定位技术领域，本发明的目的是为了解决现有的声源激励方式会导致结构体损伤与污染、存在信号无法长距离传播的问题。在声源点到声发射传感器的传播路径上，布置若干间隔相同距离的三号激励探头，组成激励探头阵列。控制每个三号激励探头输出的激励信号的特征和激励时间，实现多个激励信号的能量叠加，形成幅值满足定位要求的等效声源信号，且不会造成结构体撞击损伤。它用于模拟空间碎片超高速撞击声发射的无损等效声源激励信号。

Description

模拟空间碎片超高速撞击声发射的无损等效声源激励方法
技术领域
本发明涉及空间碎片超高速撞击声发射定位技术领域，特别适用于在定位技术开发实验中模拟超高速撞击，产生对结构体无损的等效声发射信号。
背景技术
撞击声发射定位技术是指，在结构体上布置声发射传感器网络，通过感知结构体被撞击时产生的声发射信号，对撞击事件进行定位。这项技术可以应用在航天器上，以应对空间碎片的撞击威胁。采用时差定位法时，需要获得声发射信号到达各传感器的准确时刻。
为了开发适用于航天器结构体的声发射定位算法并检验其有效性，需要对结构体进行测试实验，在声源位置处激励产生声发射信号是必不可少的技术环节。空间碎片撞击属于超高速撞击范畴，其声发射信号具有独特特征，在地面定位测试中，通常采用的声源激励方式包括利用驱动装置发射高速弹丸撞击激励、断铅模拟激励、单激励探头模拟激励等。高速弹丸撞击会对航天器结构体造成物理损伤及污染，不适用于真实结构，实施难度亦较大；断铅声发射信号弱，衰减快，不适用于大尺寸结构体；激励探头贴于结构体上，可以通过信号发生器产生特定波形的激励信号，然而单个探头产生的信号幅值仍较低，经过长距离传播衰减后，无法获得其准确的到达时刻。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的声源激励方式会导致结构体损伤与污染、存在信号无法长距离传播的问题，现提供模拟空间碎片超高速撞击声发射的无损等效声源激励方法。
模拟空间碎片超高速撞击声发射的无损等效声源激励方法，所述方法包括以下内容：
步骤1、在航天器结构体外壁上估计设置在航天器结构体内壁上的声发射传感器的位置，得出与声发射传感器位置对应的估计位置，以该位置为圆心画圆；
步骤2、判断圆的圆心与声源点之间的距离是否不大于1/2单激励信号有效传播距离，如果是，则执行步骤3，如果否，则执行步骤4；
步骤3、在声源点处设置一号激励探头，激发一号激励探头产生声发射信号，由声发射传感器感知所述声发射信号并将所述声发射信号传送出去，作为模拟空间碎片超高速撞击声发射的无损等效声源激励信号；
步骤4、以声源点为圆心，以声源点到所述圆的圆心的距离为半径，画寻优弧，该寻优弧的两个端点位于圆的边界上；
步骤5、利用1个二号激励探头，采用二分之一逐次逼近法从寻优弧的两个端点开始在寻优弧上的不同位置上逐次激励二号激励探头产生声发射信号，得到声发射信号传播到一号声发射传感器的时间，从所述声发射信号传播到一号声发射传感器的时间中找到最短时间对应寻优弧上的二号激励探头位置，将所述二号激励探头位置与声源点的连线作为声源点到声发射传感器的信号传播路径；
步骤6、在声源点到声发射传感器的信号传播路径上等距布置多个三号激励探头，所述三号激励探头的个数为用声源点连接至声发射传感器并延长至圆的边界的距离除以单激励信号有效传播距离的商向上取整的数；
步骤7、从声源点处的三号激励探头开始，依次激发每个三号激励探头产生声发射信号，每个三号激励探头产生的声发射信号按时序形成叠加信号，由声发射传感器感知所述叠加信号并将所述叠加信号传送出去，作为模拟空间碎片超高速撞击声发射的无损等效声源激励信号。
进一步地，步骤3中，激发一号激励探头产生声发射信号，由声发射传感器感知所述声发射信号并将所述声发射信号传送出去，具体为：
采用信号发生器激发一号激励探头产生声发射信号，由声发射传感器感知所述声发射信号，并由数据采集仪记录声发射传感器接收到声发射信号的时刻，将声发射传感器感知到的声发射信号作为模拟空间碎片超高速撞击声发射的无损等效声源激励信号。
进一步地，步骤5中，利用1个二号激励探头，采用二分之一逐次逼近法从寻优弧的两个端点开始在寻优弧上的不同位置上逐次激励二号激励探头产生声发射信号，得到声发射信号传播到声发射传感器的时间，具体为：
采用信号发生器输出信号来激发二号激励探头产生声发射信号，由一号声发射传感器感知所述声发射信号，由数据采集仪记录信号发生器输出信号的时刻和声发射传感器接收到声发射信号的时刻，将两个时刻之差作为声发射信号传播到声发射传感器的时间。
进一步地，步骤7中，从声源点处的三号激励探头开始，依次激发每个三号激励探头产生声发射信号，每个三号激励探头产生的声发射信号按时序形成叠加信号，由声发射传感器感知所述叠加信号并将所述叠加信号传送出去，具体为：
采用信号发生器对信号传播路径上的每个三号激励探头依次进行激发，使每个三号激励探头产生一个声发射信号，由一号声发射传感器感知每个声发射信号，由数据采集仪采集每个声发射信号并记录产生声发射信号的时刻，将所有时刻下的声发射信号进行叠加形成叠加信号。
进一步地，步骤1中，所述圆的直径不大于单激励信号有效传播距离，且圆能将声发射传感器包围在内。
进一步地，步骤3中激发一号激励探头的信号和步骤7中依次激发每个三号激励探头的信号的中心频率均为100～200kHz。
进一步地，步骤6中，等距的距离为单激励信号有效传播距离的1/5～1/4。
进一步地，用声源点连接至声发射传感器并延长至圆的边界的距离除以单激励信号有效传播距离，表示为
Dmax/De公式1，
式中，Dmax为声源点连接至声发射传感器并延长至圆的边界的距离，De为单激励信号有效传播距离。
本发明的有益效果是：
在声源点到声发射传感器的传播路径上，布置若干间隔相同距离的三号激励探头，组成激励探头阵列。控制每个三号激励探头输出的激励信号的特征和激励时间，实现多个激励信号的能量叠加，形成幅值满足定位要求的等效声源信号，且不会造成结构体撞击损伤。
激励探头为临时固定于航天器结构体操作面上，每个步骤执行完后，即将其拆除。可根据结构体材料与实际放置姿态，采用以下合适的固定方式，不对航天器结构体造成损伤：磁吸方式、重力压载方式、可重复无损胶粘方式等。
本申请的优点：
(1)本申请利用激励探头阵列进行信号激励，既不会造成结构损伤及污染，又可以通过控制激励探头数量产生足够强度的激励信号，满足长距离声发射定位要求，特别适用于航天器结构体这种高价值的大型重要结构体，保证其在测试实验中的安全。
(2)本申请利用信号发生器精确控制激励信号波形，可使其符合空间碎片超高速撞击产生的信号特征，声源信号模拟效果更真实。
(3)在航天器结构体上实验时，声发射传感器安装面(航天器结构体内壁)与实验操作面(航天器结构体外壁)往往不一致，且因结构复杂，难以精确地在实验操作面上确定传感器位置。针对此问题，本申请的信号传播路径确定方法，不必事先明确声发射传感器在结构体操作面上的位置，能够精确地确定信号传播路径，保证测试精度。
附图说明
图1为从航天器结构体内壁上截取的包含声发射传感器的区域图；
图2为以声源点为圆心，以声源点到所述圆的圆心的距离为半径，画的寻优弧示意图；
图3为图2中信号发生器、数据采集仪和声发射传感器的连接图；
图4为三号激励探头、信号发生器、数据采集仪和声发射传感器的连接图；
图5为圆形区域的圆心与声源点之间的距离不大于1/2单激励信号有效传播距离时的声发射传感器位置图；
图6为图5中信号发生器、数据采集仪和声发射传感器的连接图；
图7为初始时刻，由信号发生器的第一通道、第二通道向数据采集仪的一号通道和激励探头输出的信号图；
图8为信号发生器依次激发每个三号激励探头产生声发射信号的叠加信号图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1至图8说明本实施方式，本实施方式所述的模拟空间碎片超高速撞击声发射的无损等效声源激励方法，所述方法包括以下内容：
步骤1、在航天器结构体外壁上估计设置在航天器结构体内壁上的声发射传感器3的位置，得出与声发射传感器3位置对应的估计位置，以该位置为圆心画圆；
步骤2、判断圆的圆心与声源点1之间的距离是否不大于1/2单激励信号有效传播距离，如果是，则执行步骤3，如果否，则执行步骤4；
步骤3、在声源点1处设置一号激励探头，激发一号激励探头产生声发射信号，由声发射传感器3感知所述声发射信号并将所述声发射信号传送出去，作为模拟空间碎片超高速撞击声发射的无损等效声源激励信号；
步骤4、以声源点1为圆心，以声源点1到所述圆的圆心的距离为半径，画寻优弧，该寻优弧的两个端点位于圆的边界上；
步骤5、利用1个二号激励探头2，采用二分之一逐次逼近法从寻优弧7的两个端点开始在寻优弧7上的不同位置上逐次激励二号激励探头2产生声发射信号，得到声发射信号传播到一号声发射传感器3的时间，从所述声发射信号传播到一号声发射传感器3的时间中找到最短时间对应寻优弧7上的二号激励探头2位置，将所述二号激励探头2位置与声源点1的连线作为声源点1到声发射传感器3的信号传播路径；
步骤6、在声源点1到声发射传感器3的信号传播路径上等距布置多个三号激励探头4，所述三号激励探头4的个数为用声源点1连接至声发射传感器3并延长至圆的边界的距离除以单激励信号有效传播距离的商向上取整的数；
步骤7、从声源点1处的三号激励探头4开始，依次激发每个三号激励探头4产生声发射信号，每个三号激励探头4产生的声发射信号按时序形成叠加信号，由声发射传感器3感知所述叠加信号并将所述叠加信号传送出去，作为模拟空间碎片超高速撞击声发射的无损等效声源激励信号。
本实施方式中，本申请考虑了实验中的一种常见情况，即声发射传感器往往固定于结构体内侧，而撞击则发生在外侧，因结构体复杂性而导致在结构体外侧实验操作面上，不易确定声发射传感器的准确位置。
下面，本申请通过某次实验数据来详细阐述本申请的过程，本申请通过判断圆的圆心与声源点1之间的距离是否不大于1/2单激励信号有效传播距离，来确定声发射传感器3的位置，如果否，则进行以下步骤：
步骤①，参看图2。根据声发射传感器在结构体内表面的位置，估计其在结构体操作面上的对应位置，可确定两位置偏差不大于150mm，以此为圆心，借助线绳和可擦写记号笔，画直径500mm的圆，可知其直径不大于单激励信号有效传播距离De且声发射传感器位于其范围内，该圆形区域为声发射传感器位置区域，单激励信号有效传播距离De是指，波头幅值能够满足定位要求的单个激励信号的最大传播距离。
步骤②，参看图2。以声源点1为圆心，以声源点1到声发射传感器3位置区域圆心的距离为半径，借助线绳和可擦写记号笔，画寻优弧7，该寻优弧7的两个端点位于声发射传感器3位置区域的边界上。
步骤③，参看图3。将信号发生器6的输出第一通道61和第二通道61分别连接至三号激励探头4及数据采集仪5的第一通道51，将声发射传感器3连接到数据采集仪5第二通道52。利用二号激励探头2，根据二分之一逐次逼近法，从寻优弧7的两个端点开始，在寻优弧7的不同位置上逐次激励声发射信号，找到信号传播到声发射传感器3的时间Txi最短时对应的位置。本实施例中，共激励7次，此位置误差小于二号激励探头2直径，画直线连接此位置点与声源点1，即信号传播路径。每次激励时，由信号发生器6同时输出信号至二号激励探头2及数据采集仪5的第一通道51；二号激励探头2在结构体上激励出声发射信号，由声发射传感器3感知，并传送至数据采集仪5的第二通道52；信号传播时间Txi即数据采集仪5两个通道接收到的信号到达时刻之差。
步骤④，参看图4。在信号传播路径的方向上，测量声源点1至声发射传感器3位置区域边界最远距离Dmax为1376.8mm，根据Dmax/De＝1.97，向上取整得到三号激励探头4数量为2。在声源点1布置三号激励探头4，在信号传播路径上，距离声源点1140mm(＝De/5)处布置三号激励探头4。信号发生器6的输出通道第一通道61、第二通道62、第三通道63，分别连接数据采集仪5的第一通道51、两个三号激励探头4；声发射传感器3连接到数据采集仪5的第二通道52。
步骤⑤，参看图4。T0时刻，信号发生器6由第一通道61、第二通道62向数据采集仪5的第一通道51、三号激励探头4输出如图7所示的信号；T1＝T0+26.13μs时刻，信号发生器6由第三通道63向另一个三号激励探头4输出同样的信号；两个信号叠加后幅值增大，如图8所示，由声发射传感器3感知并由数据采集仪5记录。此信号可用于在后续定位计算中确定到达时刻。
如果通过判断圆形区域的圆心与声源点1之间的距离不大于1/2单激励信号有效传播距离，来确定声发射传感器3的位置，则进行以下步骤：
模拟声源点1处的撞击事件，由声发射传感器3接收信号，如图1所示。
步骤①，参看图5。根据声发射传感器3在结构体内表面的位置，估计其在结构体操作面上的对应位置，可确定两位置偏差不大于150mm，以此为圆心，借助线绳和可擦写记号笔，画直径500mm的圆，其直径不大于单激励信号有效传播距离且声发射传感器3位于其范围内，该圆形区域为声发射传感器位置区域。声源点1被包含在声发射传感器位置区域之内，说明声发射传感器位置区域的圆心与声源点1之间的距离不大于1/2单激励信号有效传播距离，无需确定寻优弧和信号传播路径。
步骤②，参看图6。在声源点1布置一号激励探头。信号发生器6的第一通道61、第二通道62，分别连接数据采集仪5的第一通道51、一号激励探头；声发射传感器3连接到数据采集仪5的第二通道52。
步骤③，参看图6。T0时刻，信号发生器3由第一通道61、第二通道62向数据采集仪5的第一通道51、一号激励探头输出如图7所示的信号，由声发射传感器3感知并由数据采集仪5记录。此信号可用于在后续定位计算中确定到达时刻。
本申请要求在某大尺寸结构体上进行等效声源激励实验，模拟声源点1处的撞击事件，由声发射传感器3接收信号。图1所示为该结构体上截取的一部分区域，实验操作面外表面朝向纸面外。
本实施例所用硬件包括：已事先粘贴于该结构体内表面的一号声发射传感器、信号发生器6、一号激励探头至三号激励探头、数据采集仪5、线绳和可擦写记号笔等。实验中用到的单激励信号有效传播距离De为700mm。
具体实施方式二：本实施方式是对具体实施方式一所述的模拟空间碎片超高速撞击声发射的无损等效声源激励方法，步骤3中，激发一号激励探头产生声发射信号，由声发射传感器3感知所述声发射信号并将所述声发射信号传送出去，具体为：
采用信号发生器6激发一号激励探头产生声发射信号，由声发射传感器3感知所述声发射信号，并由数据采集仪5记录声发射传感器3接收到声发射信号的时刻，将声发射传感器3感知到的声发射信号作为模拟空间碎片超高速撞击声发射的无损等效声源激励信号。
本实施方式中，信号发生器6、声发射传感器3和数据采集仪5的连接如图6所示，信号发生器6的第一通道61、第二通道62，分别连接数据采集仪5的第一通道51、一号激励探头；声发射传感器3连接到数据采集仪5的第二通道52。
具体实施方式三：本实施方式是对具体实施方式二所述的模拟空间碎片超高速撞击声发射的无损等效声源激励方法，步骤5中，利用1个二号激励探头2，采用二分之一逐次逼近法从寻优弧7的两个端点开始在寻优弧7上的不同位置上逐次激励二号激励探头2产生声发射信号，得到声发射信号传播到声发射传感器3的时间，具体为：
采用信号发生器6输出信号来激发二号激励探头2产生声发射信号，由一号声发射传感器3感知所述声发射信号，由数据采集仪5记录信号发生器6输出信号的时刻和声发射传感器3接收到声发射信号的时刻，将两个时刻之差作为声发射信号传播到声发射传感器3的时间。
本实施方式中，信号发生器6、声发射传感器3和数据采集仪5的连接如图4所示，将信号发生器6的输出第一通道61和第二通道61分别连接至三号激励探头4及数据采集仪5的第一通道51，将声发射传感器3连接到数据采集仪5第二通道52。信号发生器6由第一通道61、第二通道62向数据采集仪5的第一通道51、三号激励探头4输出如图7所示的信号；T1＝T0+26.13μs时刻，信号发生器6由第三通道63向另一个三号激励探头4输出同样的信号。
具体实施方式四：本实施方式是对具体实施方式一所述的模拟空间碎片超高速撞击声发射的无损等效声源激励方法，步骤7中，从声源点1处的三号激励探头4开始，依次激发每个三号激励探头4产生声发射信号，每个三号激励探头4产生的声发射信号按时序形成叠加信号，由声发射传感器3感知所述叠加信号并将所述叠加信号传送出去，具体为：
采用信号发生器6对信号传播路径上的每个三号激励探头4依次进行激发，使每个三号激励探头4产生一个声发射信号，由一号声发射传感器3感知每个声发射信号，由数据采集仪5采集每个声发射信号并记录产生声发射信号的时刻，将所有时刻下的声发射信号进行叠加形成叠加信号。
具体实施方式五：本实施方式是对具体实施方式一所述的模拟空间碎片超高速撞击声发射的无损等效声源激励方法，步骤1中，所述圆的直径不大于单激励信号有效传播距离，且圆能将声发射传感器3包围在内。
具体实施方式六：本实施方式是对具体实施方式一所述的模拟空间碎片超高速撞击声发射的无损等效声源激励方法，步骤3中激发一号激励探头的信号和步骤7中依次激发每个三号激励探头4的信号的中心频率均为100～200kHz。
具体实施方式七：本实施方式是对具体实施方式一所述的模拟空间碎片超高速撞击声发射的无损等效声源激励方法，步骤6中，等距的距离为单激励信号有效传播距离的1/5～1/4。
具体实施方式八：本实施方式是对具体实施方式一所述的模拟空间碎片超高速撞击声发射的无损等效声源激励方法，用声源点1连接至声发射传感器3并延长至圆的边界的距离除以单激励信号有效传播距离，表示为
Dmax/De公式1，
式中，Dmax为声源点连接至声发射传感器并延长至圆的边界的距离，De为单激励信号有效传播距离。
本实施方式中，当Dmax为1376.8mm，De为700mm时，向上取整得到三号激励探头数量为2，所以在声源点布置一个三号激励探头，在信号传播路径上在布置一个三号激励探头。
T0时刻，信号发生器激发1个三号激励探头4产生声发射信号；
T1＝T0+26.13μs时刻，信号发生器激发另一个三号激励探头4产生同样的声发射信号；两个声发射信号叠加形成叠加信号。

Claims (8)

1.模拟空间碎片超高速撞击声发射的无损等效声源激励方法，其特征在于，所述方法包括以下内容：
步骤1、在航天器结构体外壁上估计设置在航天器结构体内壁上的声发射传感器(3)的位置，得出与声发射传感器(3)位置对应的估计位置，以该位置为圆心画圆；
步骤2、判断圆的圆心与声源点(1)之间的距离是否不大于1/2单激励信号有效传播距离，如果是，则执行步骤3，如果否，则执行步骤4；
步骤3、在声源点(1)处设置一号激励探头，激发一号激励探头产生声发射信号，由声发射传感器(3)感知所述声发射信号并将所述声发射信号传送出去，作为模拟空间碎片超高速撞击声发射的无损等效声源激励信号；
步骤4、以声源点(1)为圆心，以声源点(1)到所述圆的圆心的距离为半径，画寻优弧(7)，该寻优弧(7)的两个端点位于圆的边界上；
步骤5、利用1个二号激励探头(2)，采用二分之一逐次逼近法从寻优弧(7)的两个端点开始在寻优弧(7)上的不同位置上逐次激励二号激励探头(2)产生声发射信号，得到声发射信号传播到一号声发射传感器(3)的时间，从所述声发射信号传播到一号声发射传感器(3)的时间中找到最短时间对应寻优弧(7)上的二号激励探头(2)位置，将所述二号激励探头(2)位置与声源点(1)的连线作为声源点(1)到声发射传感器(3)的信号传播路径；
步骤6、在声源点(1)到声发射传感器(3)的信号传播路径上等距布置多个三号激励探头(4)，所述三号激励探头(4)的个数为用声源点(1)连接至声发射传感器(3)并延长至圆的边界的距离除以单激励信号有效传播距离的商向上取整的数；
步骤7、从声源点(1)处的三号激励探头(4)开始，依次激发每个三号激励探头(4)产生声发射信号，每个三号激励探头(4)产生的声发射信号按时序形成叠加信号，由声发射传感器(3)感知所述叠加信号并将所述叠加信号传送出去，作为模拟空间碎片超高速撞击声发射的无损等效声源激励信号。
2.根据权利要求1所述的模拟空间碎片超高速撞击声发射的无损等效声源激励方法，其特征在于，步骤3中，激发一号激励探头产生声发射信号，由声发射传感器(3)感知所述声发射信号并将所述声发射信号传送出去，具体为：
采用信号发生器(6)激发一号激励探头产生声发射信号，由声发射传感器(3)感知所述声发射信号，并由数据采集仪(5)记录声发射传感器(3)接收到声发射信号的时刻，将声发射传感器(3)感知到的声发射信号作为模拟空间碎片超高速撞击声发射的无损等效声源激励信号。
3.根据权利要求1所述的模拟空间碎片超高速撞击声发射的无损等效声源激励方法，其特征在于，步骤5中，利用1个二号激励探头(2)，采用二分之一逐次逼近法从寻优弧(7)的两个端点开始在寻优弧(7)上的不同位置上逐次激励二号激励探头(2)产生声发射信号，得到声发射信号传播到声发射传感器(3)的时间，具体为：
采用信号发生器(6)输出信号来激发二号激励探头(2)产生声发射信号，由一号声发射传感器(3)感知所述声发射信号，由数据采集仪(5)记录信号发生器(6)输出信号的时刻和声发射传感器(3)接收到声发射信号的时刻，将两个时刻之差作为声发射信号传播到声发射传感器(3)的时间。
4.根据权利要求1所述的模拟空间碎片超高速撞击声发射的无损等效声源激励方法，其特征在于，步骤7中，从声源点(1)处的三号激励探头(4)开始，依次激发每个三号激励探头(4)产生声发射信号，每个三号激励探头(4)产生的声发射信号按时序形成叠加信号，由声发射传感器(3)感知所述叠加信号并将所述叠加信号传送出去，具体为：
采用信号发生器(6)对信号传播路径上的每个三号激励探头(4)依次进行激发，使每个三号激励探头(4)产生一个声发射信号，由一号声发射传感器(3)感知每个声发射信号，由数据采集仪(5)采集每个声发射信号并记录产生声发射信号的时刻，将所有时刻下的声发射信号进行叠加形成叠加信号。
5.根据权利要求1所述的模拟空间碎片超高速撞击声发射的无损等效声源激励方法，其特征在于，步骤1中，所述圆的直径不大于单激励信号有效传播距离，且圆能将声发射传感器(3)包围在内。
6.根据权利要求1所述的模拟空间碎片超高速撞击声发射的无损等效声源激励方法，其特征在于，步骤3中激发一号激励探头的信号和步骤7中依次激发每个三号激励探头(4)的信号的中心频率均为100～200kHz。
7.根据权利要求1所述的模拟空间碎片超高速撞击声发射的无损等效声源激励方法，其特征在于，步骤6中，等距的距离为单激励信号有效传播距离的1/5～1/4。
8.根据权利要求1所述的模拟空间碎片超高速撞击声发射的无损等效声源激励方法，其特征在于，用声源点(1)连接至声发射传感器(3)并延长至圆的边界的距离除以单激励信号有效传播距离，表示为
Dmax/De 公式1，
式中，Dmax为声源点连接至声发射传感器并延长至圆的边界的距离，De为单激励信号有效传播距离。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113959278A (zh) * 2021-09-26 2022-01-21 中国人民解放军63921部队 一种导弹飞行试验中地下未爆侵彻弹头的定位方法

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1201760A1 (ru) * 1984-06-25 1985-12-30 Предприятие П/Я Р-6896 Устройство дл имитации сигналов акустической эмиссии
CN102445496A (zh) * 2011-10-20 2012-05-09 南京航空航天大学 一种基于Lamb波的板状结构无基准快速损伤检测方法
WO2013027046A1 (en) * 2011-08-22 2013-02-28 Bae Systems Plc Impact detection and acoustic emission data processing
CN102967657A (zh) * 2012-11-23 2013-03-13 河海大学常州校区 一种基于合成孔径超声成像技术的无损检测方法
CN104374532A (zh) * 2014-10-29 2015-02-25 北京卫星环境工程研究所 航天器在轨泄漏定向方法
CN104749558A (zh) * 2013-12-30 2015-07-01 北京强度环境研究所 一种基于声发射的碎片云撞击源定位方法
CN105067712A (zh) * 2015-07-23 2015-11-18 中国商用飞机有限责任公司北京民用飞机技术研究中心 复合材料结构的损伤监测方法、装置和系统
CN105699030A (zh) * 2014-12-15 2016-06-22 北京空间技术研制试验中心 航天器力学环境测量系统
CN106645406A (zh) * 2016-12-02 2017-05-10 北京空间飞行器总体设计部 一种航天器遭受空间碎片撞击的定位系统及定位方法
CN108802200A (zh) * 2018-03-19 2018-11-13 北京航空航天大学 一种基于二次曲线边界盲孔的声发射信号增强方法
CN110118829A (zh) * 2019-06-27 2019-08-13 中国工程物理研究院化工材料研究所 一种声发射传感器的幅频特性的测试系统及方法
CN110671968A (zh) * 2019-08-30 2020-01-10 天津大学 一种手持式航天器碎片碰撞模拟发射装置及方法
CN110687208A (zh) * 2019-09-26 2020-01-14 华东理工大学 一种基于双曲线定位的无基准Lamb波损伤监测方法

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1201760A1 (ru) * 1984-06-25 1985-12-30 Предприятие П/Я Р-6896 Устройство дл имитации сигналов акустической эмиссии
WO2013027046A1 (en) * 2011-08-22 2013-02-28 Bae Systems Plc Impact detection and acoustic emission data processing
CN102445496A (zh) * 2011-10-20 2012-05-09 南京航空航天大学 一种基于Lamb波的板状结构无基准快速损伤检测方法
CN102967657A (zh) * 2012-11-23 2013-03-13 河海大学常州校区 一种基于合成孔径超声成像技术的无损检测方法
CN104749558A (zh) * 2013-12-30 2015-07-01 北京强度环境研究所 一种基于声发射的碎片云撞击源定位方法
CN104374532A (zh) * 2014-10-29 2015-02-25 北京卫星环境工程研究所 航天器在轨泄漏定向方法
CN105699030A (zh) * 2014-12-15 2016-06-22 北京空间技术研制试验中心 航天器力学环境测量系统
CN105067712A (zh) * 2015-07-23 2015-11-18 中国商用飞机有限责任公司北京民用飞机技术研究中心 复合材料结构的损伤监测方法、装置和系统
CN106645406A (zh) * 2016-12-02 2017-05-10 北京空间飞行器总体设计部 一种航天器遭受空间碎片撞击的定位系统及定位方法
CN108802200A (zh) * 2018-03-19 2018-11-13 北京航空航天大学 一种基于二次曲线边界盲孔的声发射信号增强方法
CN110118829A (zh) * 2019-06-27 2019-08-13 中国工程物理研究院化工材料研究所 一种声发射传感器的幅频特性的测试系统及方法
CN110671968A (zh) * 2019-08-30 2020-01-10 天津大学 一种手持式航天器碎片碰撞模拟发射装置及方法
CN110687208A (zh) * 2019-09-26 2020-01-14 华东理工大学 一种基于双曲线定位的无基准Lamb波损伤监测方法

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MENGLONG LIU, ET AL: "Characterizing hypervelocity (>2.5 km/s)-impact-engendered damage in shielding structures using in-situ acoustic emission: Simulation and experiment", 《INTERNATIONAL JOURNAL OF IMPACT ENGINEERING》 *
刘源等: "基于声发射的铝蜂窝板超高速撞击损伤模式识别方法", 《航空学报》 *
王利: "空间碎片撞击源定位实验研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技I辑》 *
靳华尚: "基于声发射技术的列车钩尾框损伤检测研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技II辑》 *
黄建燃: "空间碎片撞击信号在整舱定位试验中的无损模拟研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技II辑》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113959278A (zh) * 2021-09-26 2022-01-21 中国人民解放军63921部队 一种导弹飞行试验中地下未爆侵彻弹头的定位方法

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