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起重机机械承载结构主要由金属构件组成，构件之间采用焊接和螺栓联接。其金属构件在交变载荷作用下会发生变形、裂纹扩展甚至疲劳断裂，进而引发严重的安全事故。采用常规无损检测方法对其进行检测，需要停机并且容易漏检，效率低下。声发射技术作为一种新型动态的无损检测技术，凭借其对活性缺陷敏感、检测覆盖范围广等优势可以很好地弥补常规检测的不足。目前声发射技术在起重机无损检测中的应用尚处于探索阶段，其中，起重机金属结构损伤声发射源的性质、声发射信号处理以及声发射源定位是声发射研究的重点和难点。本文针对起重机金属结构损伤声发射源定位问题，采用有限元仿真和实验测试相结合的方法，对声发射源信号预处理、线性定位，平面可视化定位以及奇异值分解波束形成定位方法展开理论和方法研究。 1、针对声发射源信号非平稳性特点，提出了EEMD和FastICA相结合的声发射信号处理方法。采用FastICA算法对通过EEMD分解后的声发射源信号进行盲源分离，提取了含有主要声发射源特征的IMF分量作为有效的声发射源定位信号，在此基础上，结合互相关时延估计，获得信号到达不同通道的延时时间，提出了基于EEMD-FastICA互相关源定位方法，有效降低了测试噪声对定位造成的干扰，提高了定位精度，并通过Q235B钢板三点弯曲加载定位实验验证了算法的有效性。 2、提出了基于EEMD-FastICA算法修正的二维平面声发射源时差定位TDOA算法（EFTDOA算法），提高了定位精度;在此基础上，针对传统定位方法假设声发射波沿直线恒速传播的不足，提出了结合EFTDOA算法和声发射层析成像ART算法的声发射源可视化定位方法，该算法以声发射事件作为点源探知物体内部结构的几何形态和物体参数分布，将声发射波速表示为时间和空间的函数，以声源（缺陷）区域局部变化的波速重建二维图像，不仅实现了声发射源（缺陷）位置的可视化，而且有效地提高了定位精度。通过有限元ABAQUS软件建立有/无缺陷Q235B钢板仿真模型，并根据仿真模型制作了相应的实验样本，采用仿真和断铅实验相结合的方式验证了上述算法的可行性和有效性。 3、针对上述ART可视化定位算法沿射线进行误差修正带来的定位精度不足和图像分辨力偏低问题，提出了SART声发射层析成像可视化源定位算法，通过将相同投影角度下穿过同一像素的所有射线误差值进行累加计算，改进了误差修正方式，克服了ART算法的图像模糊特性及效率不高的缺点。同时，为了进一步提高重建图像的质量，针对SART算法成像携带的椒盐噪声问题，提出中值滤波-SART算法，设计7*7区域二维平滑模板滤波器对椒盐噪声进行了有效去除，提高了图像的分辨力。有/无缺陷Q235B钢板的仿真和断铅实验表明，该算法具有更高的定位精度和更好的可视化效果，而且对两孔缺陷实验样本同样表现出良好的定位效果。 4、提出了基于模态声发射的奇异值分解波束形成声发射源定位算法，针对起重机声发射信号在金属薄板上传播的模态声发射波形特征，对AE信号进行相空间重构，并根据重构的吸引子轨迹矩阵进行奇异值分解，通过数据矩阵的奇异值和奇异值矢量计算加权矢量实现波束形成，减少了估计运算量和估计误差。有限元仿真样本定位结果表明，相比于传统的波束形成算法，提出的方法定位精度更高。 5、构建了实验室加载实验方案对提出的算法进行了可行性验证，首先，采用某小型葫芦门式起重机模型运行加载实验获取的AE数据对提出的基于EEMD-FastICA互相关源定位算法进行了有效性验证;其次，设计了起重梁有/无焊缝Q235B钢板两个样本试件，并通过材料试验机剪切加载实验对提出的ART声发射层析成像、SART声发射层析成像可视化平面源定位算法进行了实验室应用验证;再次，根据波束形成算法仿真模型设计并制作了Q235B钢板实验样本试件通过断铅实验验证了基于模态声发射的奇异值分解波束成形算法。最后，在同一个试件样本中通过设计新的声发射传感器布置方案，满足了上述四种定位算法的检测要求，在此基础上，对四种定位方法进行了对比分析，结果表明所提出的四种定位算法均能有效地实现声发射源的定位。