基于时间反转聚焦的矿井管道声发射损伤源定位方法研究

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煤矿井下管道的正常运行和工作与井下作业的效率及安全问题有着密不可分的关系。我国内蒙古自治区存在着许多大大小小的煤矿,这些煤矿井下布置着无数的管道。其中以典型代表神华集团神东矿区,其井下管道种类繁多,包括通风管道、供水管道、瓦斯抽放管道和输气管道等等,其中也包括塑料管道,大约有90%以上的使用的是钢铁管道。由于煤矿井下施工缺陷和腐蚀等问题和人为破坏的存在,使管道系统严重遭到严重冲击直至腐蚀,最终导致失效,因此当管道出现问题时,及时发现以减少因管道问题带来的生产损失,且能够避免事故的发生。本文对神东布尔台矿区实际井下管道现状进行现场调研之后,开展了基于时间反转聚焦的矿井管道冲击定位方法研究。  论文主要做了以下几个方面的研究工作:  (1)为有效的将时间反转聚焦方法引入到管道的声发射源定位当中,在基于国内外学者的研究基础之上,对该方法进行了增强算法研究。为避免信号在重发过程中的技术难题,将信号在计算机中进行虚拟时反聚焦,对于定位成像质量不高且存在伪定位的现象,一方面对信号进行特定频率成分的提取,将其他频率成分滤除,初步降噪;另一方面成像的分辨率进行细化,使聚焦效果更明显,提高显示精度。  (2)对于波形的传播速度问题,盲目的选择群速度或是通过手册选择是不可取的,因此提出实际测量波速的研究方法。以首次到达传感器的信号为准,采用Hilbert波形包络方法,将波包进行分离;通过两个传感器分别采集子信号,利用互相关的方式标识两个所述传感器对应的所述子信号的时间差,根据两个传感器之间的距离及时间差,通过速度距离公式计算传播速度,通过在实验对象上进行波速的实际测量,将测得的实验对象的速度作为首选波速。  (3)针对煤矿井下管道冲击源精准定位的问题,本文通过理论和实验相结合的研究方法分析了管道冲击声发射信号的时频特征。通过对管道进行模拟冲击实验研究,并对管道冲击声发射信号进行了采集和处理,最终实现精准定位到声发射源。在进行了大量定位实验与分析的基础上表明,该定位方法能够对管道壁上的声发射源进行精确定位并将误差控制在一定范围内,该研究可以实现快速方便地对管道声发射源进行定位。
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