利索能及
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专利号: 2020115644115
申请人: 西安理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-15
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于概率成像的冲击定位方法,其特征在于,步骤包括:步骤1.将三个压电传感器线性布置在实验板上,接收不同距离的冲击信号,每一距离点进行多次冲击,计算波速,对波速进行统计分析得到波速的概率分布,记为V(·);

步骤2,另外采用五个压电传感器成十字阵列排布在实验板中央,对实验板进行冲击试验并进行监测,获取冲击信号;对冲击信号进行傅里叶变换得到信号频谱图,选择频谱图的峰值频率作为中心频率对信号进行小波分析得到中心频率对应的时域信号,对所得时域信号取其上包络线,对取得的上包络线进行互相关处理得到信号之间的时间延迟;

步骤3,将所述V(·)和所述时间延迟带入二维波束聚焦定位方法中可得到冲击源的x坐标与y坐标概率分布,通过x坐标与y坐标概率分布计算得冲击源的二维概率分布函数Zxy(·),通过二维概率分布函数构图可以得到每个压电传感器阵列的概率成像图;

步骤4,将压电传感器阵列的概率成像图进行融合,得到最终的冲击概率分布图,其中概率分布图中的峰值所在位置即为冲击源定位位置。

2.如权利要求1所述的一种基于概率成像的冲击定位方法,其特征在于,所述步骤1中三个压电传感器线性布置,间距为20cm,所述波速的计算方式为:其中:i、j分别为传感器对应编号;s为冲击源与传感器之间的距离,t为对应传感器的波达时间。

3.如权利要求1所述的一种基于概率成像的冲击定位方法,其特征在于,所述步骤2包括:步骤2.1,五个压电传感器成十字阵列型布置在实验板中央,包括十字中心的压电传感器和四周的4个压电传感器,其中相邻两个压电传感器之间间距为20cm;之后对实验板进行冲击,采集五个压电传感器获得的冲击数据;

步骤2.2,对冲击数据做傅里叶变换得到信号的频谱图,从频谱图中可以得到信号峰值频率所在位置;

步骤2.3,信号频率的峰值为中心频率分别对五路信号利用公式(2)进行Gabor小波变换得到中心频率对应的时域信号,并取其时域信号的包络线。

其中,Ψg(t)为变换后得到中心频率对应的时域信号,ω0为中心频率,γ为常数,一般取5.336;

步骤2.4,对取小波变换后的字中心压电传感器得到的信号和另外4个压电传感器信号分别利用公式(3)进行互相关处理,得到互相关信号 互相关信号的峰值 为互相关计算所得两路信号的时间延迟ΔTij。

其中: 代表互相关之后得到的信号,x1、x2分别代表参与互相关的两路信号,f代表频域信号, 代表频域的互功率。

4.如权利要求1所述的一种基于概率成像的冲击定位方法,其特征在于,所述步骤3包括:

步骤3.1,联立公式(4)~(6)可得冲击源的x坐标与y坐标概率分布,分别记为Zx(·)和Zy(·):

δij=v·ΔTij          (5)其中:δij表示冲击源与传感器之间的距离差;ΔTij表示传感器i与传感器j之间的时间延迟;(X,Y)表示冲击源的坐标位置;L表示相邻两个传感器之间的距离;

步骤3.2,将Zx(·)、Zy(·)带入到公式(7)中得到冲击源的二维分布函数Zxy(x=xi|y=yi),记为Zxy(·),其中公式(7)为:Zxy(·)为传感器阵列计算所得冲击源的二维概率分布函数,之后通过该函数构图可以得到传感器阵列的概率成像图。

5.如权利要求1所述的一种基于概率成像的冲击定位方法,其特征在于,其中步骤4中获得融合图像的公式为:

其中P(S1,S2,……SN)表示融合图像,N代表N个阵列,其中N=2,Si代表阵列的概率成像图,Ki(i=1、2、3……)表示压电传感器阵列,每个传感器独立判断冲击源的概率为E,则其单独阵列的的概率成像图为P(E|Ki)。