取相邻两个撞击信号i及i+1;判断此相邻两撞击信号是 否属于两个不同通道，如是则进入步骤（3. 3)，否则进入步骤（3.5);
[0028] (3. 3)根据撞击信号i的到达时间Ti和撞击信号i+1的到达时间T1+1得到时间差 AT=Tw-T1;
[0029] (3. 4)比较A1与时间差AT之间的关系，当AT>At"时，则此两撞击信号不满 足缺陷定位要求，该声发射信号不是损伤声发射源为无缺陷信号；当ATSA^，则此两撞 击信号为损伤源所产生的缺陷信号；完成第i个撞击信号是否为缺陷信号，并进入下一步；
[0030](3. 5)返回步骤（3. 1)，继续判断第i+1个撞击信号是否为缺陷信号，直到i=N-I 为止，完成所有撞击信号的判断。
[0031] (4)通过所有缺陷信号获得试件气孔焊接缺陷、夹渣焊接缺陷、焊接裂纹缺陷的时 间、幅值历程图，并根据无缺陷信号获得无缺陷焊接试件的时间、幅值历程图。
[0032] 采集试件弯曲变形过程中的声发射数据，经时差滤波方法后获得所有缺陷信号， 根据缺陷信号构建时间、幅值历程图，该图是以采样时间为横坐标，以幅值为纵坐标的散点 图，例如无缺陷焊接试件的时间、幅值历程图，如图4所示。
[0033] (5)通过时间、幅值历程图获得稀疏矩阵。具体获得方法如下：
[0034]以Ak秒为间隔将采样时间等间隔划分为n个区间；以AmdB为间隔将声发射信 号幅值等间隔划分为n个区间；例如，以IOOs为间隔将时间（0-2000S)等间隔划分为20个 区间；以5dB为间隔将幅值（O-IOOdB)等间隔划分为20个区间。若时间与幅值确定的区间 内存在数据点，则此区间记为1，若不存在数据点，则此区间记为〇,进而得到nXn的稀疏矩 阵。如图4所示，由无缺陷焊接试件时间、幅值历程图可知，最终获取的矩阵为稀疏矩阵，记 为无缺陷稀疏矩阵。同样获得气孔缺陷稀疏矩、夹渣缺陷稀疏矩、裂纹缺陷稀疏矩。
[0035] (6)将无缺陷稀疏矩阵、气孔缺陷稀疏矩阵、夹渣缺陷稀疏矩阵、裂纹缺陷稀疏矩 阵存入数据库，构成焊接缺陷类型数据库。
[0036] (7)根据焊接缺陷类型数据库对待诊断结构件进行焊接缺陷类型的诊断。
[0037] 采集待诊断焊接件的声发射信号，对声发射信号进行上述步骤（3)至步骤（5)的 操作，得到对应的稀疏矩阵，将该稀疏矩阵与焊接缺陷类型数据库中的稀疏矩阵逐一相减， 判断稀疏矩阵相减后得到的新矩阵中零元素的个数，找到零元素最多的新矩阵，该新矩阵 所对应的缺陷稀疏矩阵即为该待诊断焊接件的缺陷类型。
[0038]上述各实施例仅用于说明本发明，各步骤及缺陷类别都是可以有所变化的，在本 发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改进和等同变换，均不应排 除在本发明的保护范围之外。
【主权项】
1. 一种基于稀疏矩阵的焊接缺陷诊断方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤： 1) 按照焊接工艺制作焊接标准试件，并在部分试件的焊缝内部预置焊接缺陷，包括气 孔、夹渣及焊接裂纹； 2) 对所述步骤1)中的预置焊接缺陷的试件和无焊接缺陷的焊接标准试件做弯曲变形 实验，并采用声发射仪取得不同试件的声发射信号； 3) 对所述步骤2)中获得的声发射信号进行时差滤波方法处理，获得声发射数据中的 所有缺陷信号；所述时差滤波方法具体步骤如下： (3.1)设定声发射信号总撞击计数为N，设定时差滤波时间界限为Atni=AL/V，其中AL为预设发生损伤的线性范围；其中，N= 1，2，一i; (3. 2)设初始值i= 1，取相邻两个撞击信号i及i+1 ;判断此相邻两撞击信号是否属 于两个不同通道，如是则进入步骤（3. 3)，否则进入步骤（3.5); (3. 3)根据撞击信号i的到达时间Ti和撞击信号i+1的到达时间Ti+1得到时间差AT=Ti^-Ti; (3.4)比较A1与时间差AT之间的关系，当AT>At"时，则此两撞击信号不满足缺 陷定位要求，该声发射信号不是损伤声发射源；当ATSAtni，则此两撞击信号为损伤源所 产生的缺陷信号；完成第i个撞击信号是否为缺陷信号，并进入下一步； (3. 5)返回步骤（3. 1)，继续判断第i+1个撞击信号是否为缺陷信号，直到i=N-I为 止，完成所有撞击信号的判断； 4) 根据所有缺陷信号获得试件气孔焊接缺陷、夹渣焊接缺陷、焊接裂纹缺陷的时间、幅 值历程图，并根据无缺陷信号获得无缺陷焊接试件的时间、幅值历程图； 5) 通过时间、幅值历程图获得无缺陷稀疏矩阵、气孔缺陷稀疏矩阵、夹渣缺陷稀疏矩 阵、裂纹缺陷稀疏矩阵； 6) 通过所述步骤5)获得的无缺陷稀疏矩阵、气孔缺陷稀疏矩阵、夹渣缺陷稀疏矩阵、 裂纹缺陷稀疏矩阵组成焊接缺陷类型库； 7) 根据焊接缺陷类型数据库对待诊断结构件进行焊接缺陷类型的诊断：采集待诊断 焊接件的声发射信号，对声发射信号进行上述步骤3)至步骤5)的操作，得到对应的稀疏矩 阵，将该稀疏矩阵与焊接缺陷类型数据库中的稀疏矩阵逐一相减，判断稀疏矩阵相减后得 到的新矩阵中零元素的个数，找到零元素最多的新矩阵，该新矩阵所对应的缺陷稀疏矩阵 即为该待诊断焊接件的缺陷类型。2. 如权利要求1所述的一种基于稀疏矩阵的焊接缺陷诊断方法，其特征在于：所述步 骤2)中，采用三点弯曲试验模拟试件的受力状态，用声发射仪对焊接部位的损伤破坏过程 进行监测，获取试件气孔焊接缺陷、夹渣焊接缺陷、焊接裂纹缺陷以及无缺陷的典型声发射 信号。3. 如权利要求1所述的一种基于稀疏矩阵的焊接缺陷诊断方法，其特征在于：所述步 骤4)中，采集试件弯曲变形过程中的声发射数据，经时差滤波方法后获得所有缺陷信号， 根据缺陷信号构建时间、幅值历程图，该图是以采样时间为横坐标，以幅值为纵坐标的散点 图。4. 如权利要求2所述的一种基于稀疏矩阵的焊接缺陷诊断方法，其特征在于：所述步 骤4)中，采集试件弯曲变形过程中的声发射数据，经时差滤波方法后获得所有缺陷信号， 根据缺陷信号构建时间、幅值历程图，该图是以采样时间为横坐标，以幅值为纵坐标的散点 图。5.如权利要求1或2或3或4所述的一种基于稀疏矩阵的焊接缺陷诊断方法，其特征 在于：所述步骤5)中，所述稀疏矩阵的获得方法为：以Ak秒为间隔将采样时间等间隔划 分为n个区间；以AmdB为间隔将声发射幅值等间隔划分为n个区间；若时间与幅值确定 的区间内存在数据点，则此区间记为1，若不存在数据点，则此区间记为0,进而得到nXn的 稀疏矩阵。
【专利摘要】本发明涉及一种基于稀疏矩阵的焊接缺陷诊断方法，其步骤：按照焊接工艺制作焊接标准试件，在部分试件的焊缝内部预置焊接缺陷；对预置焊接缺陷的试件和无焊接缺陷的焊接标准试件做弯曲变形实验取得声发射信号；对声发射信号进行时差滤波方法处理，获得声发射数据中的所有缺陷信号；获得无缺陷焊接试件、试件气孔焊接缺陷、夹渣焊接缺陷、焊接裂纹缺陷的时间、幅值历程图；通过时间、幅值历程图获得无缺陷稀疏矩阵、气孔缺陷稀疏矩阵、夹渣缺陷稀疏矩阵、裂纹缺陷稀疏矩阵；通过稀疏矩阵组成焊接缺陷类型库；根据焊接缺陷类型数据库对待诊断结构件进行焊接缺陷类型的诊断。本发明简便易行，能有效提高诊断的准确性，可以广泛在机械结构件在焊接加工领域中应用。
【IPC分类】G01N29/14, G01N29/44
【公开号】CN105223275
【申请号】CN201510816462
【发明人】蒋章雷, 徐小力, 左云波, 吴国新
【申请人】北京信息科技大学
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年11月23日