專利名稱：一種測(cè)量和計(jì)算時(shí)間延遲的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測(cè)量和計(jì)算時(shí)間延遲的方法，特別是涉及一種確定 在不同地點(diǎn)同時(shí)接收、由同一聲發(fā)射源發(fā)出的兩個(gè)信號(hào)之間的時(shí)間延遲 的方法。
背景技術(shù)：
確定聲發(fā)射源的部位是聲發(fā)射檢測(cè)的主要目標(biāo)之一。而能否對(duì)聲發(fā) 射源進(jìn)行準(zhǔn)確定位，其關(guān)鍵在于能否準(zhǔn)確確定在不同地點(diǎn)同時(shí)接收、由 同一聲發(fā)射源發(fā)出的兩個(gè)信號(hào)之間的時(shí)間延遲。
聲發(fā)射源定位方法按實(shí)現(xiàn)定位的方法原理，可分為時(shí)差定位法、區(qū) 域定位法、相關(guān)關(guān)系時(shí)差定位法和干涉式定位法等。
相關(guān)關(guān)系時(shí)差定位法是基于信號(hào)之間的互相關(guān)分析，確定信號(hào)之間 的時(shí)差，再根據(jù)時(shí)差來(lái)進(jìn)行定位。其關(guān)鍵是如何準(zhǔn)確地確定各傳感器接 收同一發(fā)射源信號(hào)的時(shí)差即時(shí)間延遲。其基本思想是在不同地點(diǎn)的兩
個(gè)接收器(x， y)同時(shí)記錄同一發(fā)射源發(fā)出的信號(hào)波形、令它們分別為 x (t)和y (t)，現(xiàn)將y (t)在時(shí)間軸上逐步移位，并把每次移位后的y (t)波形與x (t)波形進(jìn)行比較，從中找出二者最匹配的情況，此時(shí)移 位的時(shí)間值就等于信號(hào)y (t)對(duì)x (t)的時(shí)間延遲。
但是，由于兩個(gè)接收器(x， y)處于不同地點(diǎn)，信號(hào)的波幅在傳播 過(guò)程中不可避免地要有衰減，而且常常是按非線性規(guī)律衰減，例如聲發(fā)射波在固體當(dāng)中的傳播被認(rèn)為是按指數(shù)規(guī)律衰減。經(jīng)模擬計(jì)算發(fā)現(xiàn)，對(duì) 于按非線性規(guī)律衰減的信號(hào)，再按上述方法計(jì)算時(shí)間延遲會(huì)產(chǎn)生誤差。 所以，對(duì)于按非線性規(guī)律衰減的信號(hào)，有必要對(duì)上述方法進(jìn)行改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種基于互相關(guān)分析，又與傳統(tǒng)方法不同的確定時(shí)間 延遲的方法，可以達(dá)到減小誤差提高精度的目的。本發(fā)明計(jì)算出的時(shí)間 延遲更加精確。
本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
一種測(cè)量和計(jì)算時(shí)間延遲的方法，應(yīng)用需確定時(shí)延的問(wèn)題，即確定 被檢測(cè)對(duì)象的位置和信號(hào)傳播速度，它包括下述步驟
a. 擁有一套在不同地點(diǎn)可同時(shí)接收至少兩個(gè)由同一發(fā)射源發(fā)出信 號(hào)的接收處理系統(tǒng)；
b. 將上述系統(tǒng)的至少兩個(gè)信號(hào)接收器按空間關(guān)系布置，并同時(shí)接收
記錄信號(hào)數(shù)據(jù)；
c. 根據(jù)信號(hào)傳播的實(shí)際衰減特征，把在b步中接收到的延遲信號(hào) 進(jìn)行增益處理，得到無(wú)衰減的信號(hào)；
d. 將在c步得到的經(jīng)過(guò)增益處理后的無(wú)衰減信號(hào)與另一信號(hào)進(jìn)行互 相關(guān)分析，計(jì)算出準(zhǔn)確的時(shí)間延遲。
所述的一種測(cè)量和計(jì)算時(shí)間延遲的方法，既對(duì)某個(gè)衰減信號(hào)進(jìn)行增 益處理，或?qū)蓚€(gè)信號(hào)都進(jìn)行增益處理。


圖1為本發(fā)明方法的發(fā)射源和兩個(gè)接收器1和2之間的關(guān)系布置示意圖2為本發(fā)明方法的接收器1記錄下的信號(hào)波形； 圖3為本發(fā)明方法的接收器2記錄下的信號(hào)波形； 圖4為本發(fā)明方法對(duì)接收器2記錄下的信號(hào)波形進(jìn)行增益處理后的 波形；
圖5為基于傳統(tǒng)互相關(guān)分析方法的互相關(guān)結(jié)果圖； 圖6為基于本發(fā)明方法的互相關(guān)結(jié)果圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明將兩個(gè)信號(hào)接收器按一定空間關(guān)系布置，并同時(shí)接收記錄信 號(hào)數(shù)據(jù)，根據(jù)已知的信號(hào)傳播衰減特征，對(duì)記錄下的延遲信號(hào)進(jìn)行適當(dāng) 的增益處理，把增益處理后的信號(hào)與另一沒有進(jìn)行增益的信號(hào)進(jìn)行互相 關(guān)分析，計(jì)算出兩信號(hào)的時(shí)間延遲。
下面通過(guò)實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方法作進(jìn)一步的說(shuō)明。
實(shí)施例參見圖1所示，由于接收器2比接收器1距離發(fā)射源更遠(yuǎn)， 所以接收器2所接收到的信號(hào)波形不但在時(shí)間上要延遲，而且在波形的 幅度上也要有所衰減，假設(shè)衰減規(guī)律為S-P。e-、其中尸。為時(shí)刻t-0
的信號(hào)波形的幅值、a為衰減系數(shù)、《為時(shí)刻t的信號(hào)波形的幅值。根據(jù) 上述衰減規(guī)律，對(duì)圖3所示波形進(jìn)行增益處理，即相應(yīng)幅值上乘以,， 得到如圖4的波形。對(duì)圖2和圖4所示波形進(jìn)行互相關(guān)分析，得到圖6 所示的互相關(guān)結(jié)果圖，由圖6確定發(fā)生最大相關(guān)的時(shí)間即為信號(hào)2相對(duì) 信號(hào)1的時(shí)間延遲為0.50秒，由圖2和圖3可見，信號(hào)2比信號(hào)1延遲0.50秒，這說(shuō)明本發(fā)明方法計(jì)算得到的延遲與實(shí)際相符。為了與基于傳 統(tǒng)互相關(guān)分析計(jì)算時(shí)間延遲的方法進(jìn)行比較，圖5給出了基于傳統(tǒng)互相 關(guān)分析方法的互相關(guān)結(jié)果圖，由圖5確定的發(fā)生最大相關(guān)的時(shí)間，即信 號(hào)2相對(duì)信號(hào)1的時(shí)間延遲為0.52秒，這與實(shí)際情況存在誤差。
權(quán)利要求
1.一種測(cè)量和計(jì)算時(shí)間延遲的方法，應(yīng)用需確定時(shí)延的問(wèn)題，即確定被檢測(cè)對(duì)象的位置和信號(hào)傳播速度，其特征在于它包括下述步驟a.擁有一套在不同地點(diǎn)可同時(shí)接收至少兩個(gè)由同一發(fā)射源發(fā)出信號(hào)的接收處理系統(tǒng)；b.將上述系統(tǒng)的至少兩個(gè)信號(hào)接收器按空間關(guān)系布置，并同時(shí)接收記錄信號(hào)數(shù)據(jù)；c.根據(jù)信號(hào)傳播的實(shí)際衰減特征，把在b步中接收到的延遲信號(hào)進(jìn)行增益處理，得到無(wú)衰減的信號(hào)；d.將在c步得到的經(jīng)過(guò)增益處理后的無(wú)衰減信號(hào)與另一信號(hào)進(jìn)行互相關(guān)分析，計(jì)算出準(zhǔn)確的時(shí)間延遲。
2. 如權(quán)利要求l所述的一種測(cè)量和計(jì)算時(shí)間延遲的方法，其特征 在于，既對(duì)某個(gè)衰減信號(hào)進(jìn)行增益處理，或?qū)蓚€(gè)信號(hào)都進(jìn)行增益處理。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種測(cè)量和計(jì)算時(shí)間延遲的方法，主要包括將兩個(gè)信號(hào)接收器按一定空間關(guān)系布置，并同時(shí)接收記錄信號(hào)數(shù)據(jù)，根據(jù)已知的信號(hào)傳播衰減特征，對(duì)記錄下的信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑鲆嫣幚?，把增益處理后的信?hào)進(jìn)行互相關(guān)分析，得到比基于傳統(tǒng)的互相關(guān)分析方法更精確的計(jì)算時(shí)間延遲的方法。本發(fā)明提供了一種基于互相關(guān)分析，又與傳統(tǒng)方法不同的確定時(shí)間延遲的方法，可以達(dá)到減小誤差提高精度的目的。本發(fā)明計(jì)算出的時(shí)間延遲更加精確。
文檔編號(hào)G01S5/00GK101598776SQ20091001135
公開日2009年12月9日 申請(qǐng)日期2009年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月29日
發(fā)明者寧志高, 張忠寧, 健 田, 金志浩 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)化工學(xué)院