Double-layered wrap-around sensor network for three-dimensional positioning of acoustic emission sources and its effect on monitoring crack propagation in rock samples

Abstract

The present sensor arrangement in a cubic way for monitoring crack propagation in rock samples exhibits shortfalls of blind monitoring zone and large deviation. This study proposes a double-layered wrap-around sensor network, which enhances the monitoring range and improves the location accuracy of acoustic emission source. Furthermore, based on the polar formation algorithm, acoustic emission source was positioned to explore the propagation of microscopic cracks in cylindrical rock samples and this was further validated by the acoustic emission activity index. The results show that: (1) The double-layered wrap-around sensor network exhibits considerably broader monitoring range and enhanced precision. The simulated fracture formed from cracks of high-energy release had a favorable consistency with the macro-failure surface of rock specimens; (2) During the loading process, acoustic emission activity had a significant positive correlation with signal amplitude and the number of events. In addition, acoustic emission activity of medium-grained sandstone showed a tendency of decreasing-remaining at a low value-increasing-remaining at a high value, which exactly corresponds to the four rock loading stages of compaction, elastic deformation, crack development, and crack connection; (3) rock samples experienced micro-cracking of low energy, micro-cracking of high energy, and crack connection in sequence in the failure process, which shows a high consistency between crack development and acoustic emission activity. Thus, acoustic emission activity could be used as an index for assessing the rock failure state.

Study on mechanical properties and acoustic emission characteristics of deep diorite under uniaxial compression

“…③Probe (sensor) layout. Since the rock sample is a cylindrical standard specimen, to pinpoint exactly where the sound originated, probes are arranged in a double-layer surround monitoring network [ 28 ]. The eight probe positions are arranged in a spatial right-angled coordinate system with the centre of the bottom surface of the specimen as the coordinate origin, with the following coordinates: (25, 0, 20), (0, 25, 20), (−25, 0, 20), (0, −25, 20), (25, 0, 80), (0, 25, 80), (−25, 0, 80), (0, −25, 80), the probes 1–4 and 5–8 are arranged respectively under the specimen and on the upper two planes.…”

LSH-based missing value prediction for abnormal traffic sensors with privacy protection in edge computing

“…Facing the challenge of protecting the privacy of a single vehicle when collecting point-to-point data for geographical location, Zhou et al [40] propose a privacy-preserving traffic flow measurement method by using bit array to collect data that need to be protected and maximum likelihood estimation to obtain measurement results. In order to protect the location privacy data of users in GPS, Yang et al [41] propose a virtual travel route system with stealth technology, which promotes the design of distributed architecture considerably.…”

Revisão das Metodologias para a Localização Tridimensional de Fontes de Emissão Acústica

“…Em outros casos, pode acontecer que determinar a velocidade seja uma incógnita no problema de localização. Além disso, o método de localização de EA pode considerar a velocidade como uma constante (Yang et al, 2018;Dong e Li, 2013;Huang et al, 2016; e outros) ou como uma variável dentro do XX Congresso Brasileiro de Mecânica dos Solos e Engenharia Geotécnica IX Simpósio Brasileiro de Mecânica das Rochas IX Simpósio Brasileiro de Engenheiros Geotécnicos Jovens VI Conferência Sul Americana de Engenheiros Geotécnicos Jovens 15 a 18 de Setembro de 2020 -Campinas -SP algoritmo (Rodríguez et al;. Mesmo sendo mais simples determinar a origem do evento de EA considerando uma velocidade de propagação constante, foi demonstrado que a velocidade de propagação muda à medida que o dano é gerado na rocha, uma vez que o meio está mudando com o microfissuramento Rodríguez et al (2016).…”

“…A pesquisa demonstrou que a precisão da origem é maior considerando a velocidade como uma incógnita no problema de localização, eliminando erros induzidos pelo desvio da velocidade. Yang et al (2018) realizaram uma pesquisa analisando o posicionamento dos sensores instalados em um corpo. Eles partiram da premissa que a disposição dos sensores poderia impactar significativamente na eficácia no registro dos dados e na racionalidade dos resultados do monitoramento, então o estudo da disposição dos sensores é de alta importância na localização das fontes de EA.…”

“…No entanto, esta metodologia considera os critérios de localização, especialmente a considerando velocidade constante e conhecida, menos próximos da realidade. Além disso, é importante destacar a vantagem da análise dos tipos de onda (Dong e Li, 2013), do arranjo dos sensores (Yang et al, 2018) e considerar uma velocidade como incógnita , Rodríguez et al (2016).…”