声发射

合集下载

声发射技术的原理及其应用

声发射技术的原理及其应用

声发射技术的原理及其应用1. 引言声发射技术是一种非破坏性检测方法,广泛应用于工程结构、材料以及地下管线等领域。

本文将介绍声发射技术的原理及其在各领域中的应用。

2. 声发射技术的原理声发射技术是通过检测材料或结构在负载下释放的声音信号来评估它们的状态和可靠性。

其原理可简述如下:•声发射源:当结构或材料发生变形或损伤时,会释放大量的弹性能量。

这些释放的能量以形式各异的声波传播出来,形成声发射信号。

声发射源可以是材料的微小裂纹、构件的变形或断裂等。

•传感器:声发射技术通常使用传感器来接收由声发射源发出的声波信号。

传感器可以是压电传感器、麦克风或加速度计等。

•数据采集:传感器将接收到的声波信号转换为电信号,并通过数据采集系统进行记录和处理。

采集到的数据可以用于进一步的分析和评估。

•分析和评估:通过对采集到的声发射信号进行分析和评估,可以确定结构或材料的状态、位置和类型等信息。

常用的分析方法包括时间域分析、频域分析和能量分析等。

3. 声发射技术的应用声发射技术在各个领域都有广泛的应用,下面将介绍其中一些主要应用。

3.1 工程结构监测声发射技术可以用于工程结构的监测和评估,例如:•桥梁:声发射技术可用于检测桥梁中的裂缝、腐蚀和变形等问题,帮助工程师及时采取维修措施,确保桥梁的安全性。

•建筑物:声发射技术可用于监测建筑物中的结构损伤,例如裂缝、脱落和变形等,以保证建筑物的结构完整性。

•输电线路:声发射技术可以感知输电线路的杆塔和绝缘子的电弧放电,提前发现线路的故障和潜在故障。

3.2 材料缺陷检测声发射技术可以用于材料缺陷的检测和评估,例如:•金属材料:声发射技术可用于检测金属材料中的裂纹、腐蚀和疲劳等问题,对于工业生产中的质量控制和安全评估非常重要。

•复合材料:声发射技术可以检测复合材料中的纤维断裂、层间剥离和断裂等问题,用于评估材料的可靠性和耐久性。

3.3 地下管线检测声发射技术可以用于地下管线的检测和监测,例如:•燃气管线:声发射技术可以用于监测燃气管线中的泄漏,通过分析声发射信号的频率和能量等特征,可以定位管线泄漏的位置。

声发射技术的基础原理PPT课件

声发射技术的基础原理PPT课件

复合材料的声发射检测
总结词
复合材料的声发射检测是评估复合材料结构完整性和性能的重要手段。
详细描述
复合材料由多种材料组成,其结构复杂,传统的无损检测方法难以有效评估其完整性。声发射技术能够检测复合 材料在受力过程中产生的声波信号,通过分析这些信号可以判断复合材料的损伤程度、界面脱粘等缺陷,为复合 材料的安全使用提供保障。
近年来,随着计算机技术和数字信号处理技术的进步,声发射技术得到了进一步的 发展和完善,提高了其检测精度和可靠性。
声发射技术的应用领域
航空航天
声发射技术用于检测飞机和航 天器的关键部件,如发动机、 机身和机翼等,以确保其安全
可靠。
石油化工
声发射技术用于检测石油和化 工管道、压力容器等设备的裂 纹和缺陷,提高设备的安全性 能。
声发射信号的预处理
01
02
03
去噪
去除声发射信号中的噪声, 提高信号的信噪比。
滤波
根据需要将信号中的特定 频率成分进行提取或滤除。
放大
将微弱的声发射信号进行 放大,以便后续处理和分 析。
声发射信号的特征提取
时域特征
提取信号的幅度、持续时 间、上升时间等时域参数。
频域特征
对信号进行频谱分析,提 取频率、带宽等频域参数。
等,这些成果为声发射技术的应用提供 了重要的技术支持。
声发射技术的发展趋势与未来展望
01
02
03
04
05
随着科技的不断发展, 声发射技术也在不断进 步和完善。未来,声发 射技术将朝着高精度、 高可靠性和智能化的方 向发展。
在高精度方面,通过改 进信号处理技术和算法, 提高声发射检测的分辨 率和准确性,实现对微 小缺陷和损伤的准确检 测。

声发射检测

声发射检测

声发射检测原理
声发射检测的基本原理是由外部条件(力、热、电、磁 等)的作用而使物体产生并发射声信号,接收这些信号, 加以处理,分析和研究,推断材料内部状态或缺陷性质和 状态变化的信息。声发射检测属于动态无损检测方法。 声发射技术与其他无损检测技术相比,具有两个基本 差别:1.检测动态缺陷,如缺陷扩展;2.缺陷本身发出缺 陷信息,而不是外部输入对缺陷进行扫查。 声发射检测技术的原理:
费利西蒂比大于1表示凯塞效应成立,而小于1则表示费利 西蒂效应成立。
费利西蒂比作为一种定量参数,较好地反映材料中原先所 受损伤或结构缺陷的严重程度,已成为缺陷严重性的重要 评定判据。
一般情况下,费利西蒂比越小,表示原先所受损伤或结 构缺陷越严重。树脂基复合材料等粘弹性材料,由于具有 应变对应力的迟后效应而使其应用更为有效。 在一些复合材料构件中,费利西蒂比小于0.95作为声发射 源超标的重要判据。
亚临界裂纹扩展
凯赛尔效应与费利西蒂效应
凯赛尔效应是德国学者凯赛尔在1963年研究金属声发 射特性时发现的。材料被重新加载期间,在应力值达到上 次加载最大应力之前不产生声发射信号。多数金属材料和 岩石中,可观察到明显的凯赛尔效应。 在重复加载前,如产生新裂纹或其它可逆声发射机制,凯 赛尔效应则会消失。 材料重复加载时,重复载荷到达原先所加最大载荷前发生 明显声发射的现象,称为费利西蒂效应,也可以认为是反 凯赛尔效应。 重复加载时的声发射起始载荷P1对原先最大载荷P2之比 P1/P2,称为费利西蒂比。
为啥复合材料中要取 0.95作为声发射源超标 判据?
声发射源 声电转换 信号放大 信号处理 材料局部变化成为声发射事件,而声发 射源是指声发射事件的物理源点或发生发射波的机制源。 常见的声发射源:

声发射.

声发射.

声发射声发射声发射的英文全称:Acoustic Emission声发射的英文简称:AE什么是声发射?声发射就是材料中局域源快速释放能量产生瞬态弹性波的现象,有时也称为应力波发射。

材料在应力作用下的变形与裂纹扩展,是结构失效的重要机制。

这种直接与变形和断裂机制有关的源,被称为声发射源。

近年来,流体泄漏、摩擦、撞击、燃烧等与变形和断裂机制无直接关系的另一类弹性波源,被称为其它或二次声发射源。

声发射是一种常见的物理现象,各种材料声发射信号的频率范围很宽,从几Hz 的次声频、20 Hz~20K Hz的声频到数MHz的超声频;声发射信号幅度的变化范围也很大,从10m的微观位错运动到1m量级的地震波。

如果声发射释放的应变能足够大,就可产生人耳听得见的声音。

大多数材料变形和断裂时有声发射发生,但许多材料的声发射信号强度很弱,人耳不能直接听见,需要藉助灵敏的声发射的来源及发展声发射和微震动都是自然界中随时发生的自然现象,尽管无法考证人们何时首次听到声发射,但逐如折断树技、岩石破碎和折断骨头等的断裂过程无疑是人们最早听到的声发射信号。

可以十分肯定地推断“锡呜”是人们首次观察到的金属中的声发射现象,因为纯锡在塑性形变期间现代的声发射技术的开始以Kaiser五十年代初在德国所作的研究工作为标志。

他观察到铜、锌、铝、铅、锡、黄铜、铸铁和钢等金属和合金在形变过程中都有声发射现象。

他最有意义的发现是材料形变声发射的不可逆效应即:“材料被重新加载期间,在应力值达到上次加载最大应力之前不产生声发射信号”。

现在人们称材料的这种不可逆现象为“Kaiser效应”。

Kaiser同时提出了连续型和突发型声发射信号的概念。

二十世纪五十年代末,美国人Schofield和Tatro经大量研究发现金属塑性形变的声发射主要由大量位错的运动所引起[5], 而且还得到一个重要的结论, 即声发射主要是体积效应而不是表面效应。

Tatro进行了导致声发射现象的物理机制方面的研究工作, 首次提出声发射可以作为研究工程材料行为疑难问题的工具, 并预言声发射在无损检测方面具有独特的潜在优势。

声发射技术的应用原理

声发射技术的应用原理

声发射技术的应用原理概述声发射技术是一种利用声波信号进行数据传输的技术。

该技术通过发射特定频率和振幅的声波,以达到传输数据的目的。

本文将介绍声发射技术的应用原理及其相关应用领域。

应用原理声发射技术的应用原理基于声波的特性。

通过在特定环境中产生声波并监听其传播过程中的变化,我们可以得到有关环境的信息。

声发射技术的应用原理主要包括以下两个方面:1.声波特性分析:–声波传播速度:不同介质中声波的传播速度不同,通过测量声波在不同介质中的传播速度可以获得有关介质的信息。

–声波衰减:声波在传播过程中会受到衰减,通过测量声波的衰减情况可以了解介质的特性。

–声波反射:声波在遇到障碍物时会发生反射,通过测量反射的声波可以了解障碍物的位置和形状。

–声波干扰:声波传播过程中可能会受到其他声源的干扰,通过分析干扰的声波可以了解干扰源的位置。

2.数据传输:–通过改变声波的频率、幅度等参数来表示不同的数据。

–接收端通过解码接收到的声波信号,将其转换为对应的数据。

应用领域声发射技术在许多领域中得到了广泛应用,下面列举了几个典型的应用领域:1.石油勘探:–利用声发射技术可以测量地下岩层中的声波传播速度,以分析岩层的密度、孔隙度等参数,从而判断地下是否存在油气资源。

–声发射技术还可用于检测地震活动,及时预警地震灾害并进行防护措施。

2.建筑结构健康监测:–利用声发射技术可以监测建筑结构中的裂纹、腐蚀等缺陷,提前预警潜在安全隐患。

–声发射技术还可用于检测建筑物中的渗漏问题,为修缮提供指导。

3.铁路轨道检测:–利用声发射技术可以检测铁轨的裂纹、疲劳等问题,及早修补和维护轨道,确保列车行驶的安全。

–声发射技术还可用于检测列车车轮的磨损情况,合理规划车轮的更换周期。

4.航空航天:–在航天器发射升空过程中,声发射技术可用于监测发射载具的结构健康情况,确保发射过程安全可靠。

–在航空器飞行过程中,声发射技术可用于监测发动机的工作状态,发现异常情况及时修复。

声发射及其基本原理

声发射及其基本原理
声发射及其基本原理
声发射是材料受外力或内力作用产生变形或断 裂时,以弹性波的形式释放出应变能的现象。 声发射也指固体内部的缺陷或潜在缺陷,在外 部条件作用下改变状态而自动发声。
声发射检验的基本原理就是由外部条件(如力、 温度等)的作用而使物体发声,根据物体的发 声推断物体的状态或内部结构变化。
声发射信号单参数分析方法
经历图分析方法:声发射信号经历分析 方法通过对声发射信号参数随时间或外 变量变化的情况进行分析,从而得到声 发射源的活动情况和发展趋势。最常用 和最直观的方法是图形分析。经历图分 析方法可用于进行声发射源的活动性评 价 ,如凯赛尔(Kaiser)效应评价 。
声发射信号单参数分析方法
声发射特点
声发射检测是一种动态无损检测方法。可获得关于缺陷的动态 信息,从而评价缺陷的严重性和危险性,还可连续长期监视大 型构件在使用过程中的安全性。
声发射不需移动传感器,操作简便。可以大面积检查和监视缺 陷的活动情况,确定缺陷所在位置。灵敏度高,在用声发射获 得缺陷的动态信息后,常需用超声、X射线和磁粉等方法验证, 有时需微观分析方法补充。
其他分析方法
谱分析 谱分析是工程信号处理中广泛使用的一 种方法,是通过对信号进行短时傅立叶变换, 把时域信号转换到频域中,用频谱特性去分析 和表现时域信号的特性。
小波分析 主要是小波基的选择、小波分析尺度 的选择以及特征提取的方法。
神经网络的训练与局部决策 神经网络的训练过 程的目标误差精度和最大迭代次数可根据实际 应用由用户自己设置。
声发射信号有两种基本类型
连续型:声发射信号的幅度低,仪器测试系统 的放大倍数要高(通常大于104)
突发型:幅度高的单个应力波脉冲 这种分类不是绝对的,当突发型信号的频度大

声发射原理的应用

声发射原理的应用

声发射原理的应用声发射原理简介声发射原理是指声音在空气或其他介质中传播的过程。

声音是由物体振动产生的机械波,通过振动传递给周围的空气分子或其他介质分子,以波动的形式传播。

声音的传播速度取决于介质的性质,一般在空气中的传播速度为约343米/秒。

声发射原理的应用声发射原理在现实生活中有着广泛的应用,以下是几个常见的应用例子:1. 声波通信声波可以通过空气传播,因此在无线通信方面有着重要的应用。

例如,在海洋中,声波的传播速度要比无线电波的传播速度快得多。

因此,在海洋中,声波常常被用于声纳和水声通信。

声纳是一种利用水中声波传播的技术,可以用于探测水下的物体,如鱼群、潜艇等。

此外,声波还可用于水下通信,如水下电话、水下传输数据等。

2. 声音放大器声发射原理也被广泛应用于音响设备中。

声音放大器是一种将音频信号增强并输出到扬声器的设备,它利用声发射原理中的声波传播过程,将微弱的音频信号放大成可以听到的声音。

一般的音响设备由音频源、音频功放和扬声器组成,其中音频功放起到放大信号的作用。

通过声波传播,音响设备可以使音乐、对话等声音传达到听众的耳朵中。

3. 声波清洗器声波清洗器是利用声发射原理进行清洁的设备。

它通过声波的振荡和压缩,产生局部高压和低压,从而实现对物体表面的清洗。

声波清洗器广泛应用于家庭和工业清洁,如清洗眼镜、餐具、机械零件等。

通过超声波的振动作用,声波清洗器可以有效去除物体表面的污垢和细菌。

4. 声波测距仪声波测距仪是一种利用声波传播延迟时间来测量距离的设备。

它通过发送声波信号,测量声波从发射器发出到接收器接收到的时间差,进而计算出距离。

声波测距仪在工程测量、地质勘探等领域有着重要的应用。

例如,当工程师需要测量一个建筑物或地下隧道的长度时,可以使用声波测距仪来实现非接触测量。

5. 声波成像声发射原理还可以用于声波成像,这在医学领域中有着广泛的应用。

声波成像技术是一种无创性的检查方法,可以用来观察人体内部的结构和器官。

声发射技术原理

声发射技术原理

声发射技术原理声发射技术原理是一种利用声波进行通信和定位的技术。

声发射技术可以用于水下通信、地震监测、声呐定位、声纳探测等领域,具有广泛的应用前景。

声发射技术的原理主要包括声波的产生、传播和接收三个方面,下面将对这几个方面进行详细的阐述。

声波的产生是声发射技术的基础。

声波是由物体振动产生的,振动的物体会使周围的介质产生压力变化,从而形成声波。

声发射技术中常用的声源包括压电换能器、磁致伸缩换能器、电动换能器等。

这些声源可以将电能或机械能转化为声能,产生可控的声波信号。

声波的频率、幅度和波形对声发射技术的性能和应用具有重要影响,因此声源的设计和选择是声发射技术中的关键技术之一。

声波的传播是实现声发射技术的基础。

声波是一种机械波,需要介质传播。

在空气中,声波是通过空气分子的运动传播的;在水中,声波是通过水分子的振动传播的。

声波的频率、波长和传播速度由介质的性质决定,不同介质的声波传播特性也会有所不同。

声波的传播在声发射技术中需要考虑介质的声学特性、传播路径和传播损耗等因素,以实现准确的声信号传输和定位。

声波的接收是实现声发射技术应用的关键环节。

声波到达接收器时,会引起接收器内部的物理变化,如振动、压力变化等。

接收器将这些物理变化转化为电信号,经过放大、滤波、数字化等处理后,最终得到声波的相关信息。

声波的接收器和信号处理技术对声发射技术的灵敏度、分辨率和定位精度起着至关重要的作用。

声发射技术的原理涉及到声波的产生、传播和接收三个方面。

在声发射技术的研发和应用过程中,需要充分理解声波的物理特性、声源和接收器的设计原理、声波传播的特性等,以实现声发射技术在通信、定位、探测等方面的应用。

声发射技术的不断发展将会为海洋勘测、水下探测、环境监测、物资运输等领域带来更多的创新和应用可能。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

声发射检测技术摘要:通过阐述声发射检测的基本原理,总结了声发射检测的特点。

介绍了国内外声发射检测技术的发展历程和现状,并概述了声发射检测技术在压力容器、转动设备、航空航天工业、复合材料等方面的应用进展,提出了我国目前声发射检测急需解决的问题和发展趋势。

关键词:声发射;压力容器;复合材料A Study on the Applications of Acoustic Em ission TechniqueAbstract:Based on the principle of acoustic em ission testing, the features of acoustic em ission testing technique are summarized. After an introduction to the history and present situation of acoustic em ission testing technology home and abroad, the authors havemade an review of the applications of acoustic e-m ission technique in pressure vessel, rotate facility, aviation and space-flight industry, and composite materials. The authors have also pointed out the problems to be solved and development trend of this field. Key words: acoustic em ission; pressure vessel; compositematerial1 引言自1964年美国对北极星导弹舱第一次成功地进行声发射检测以来,声发射技术受到了极大的重视,发展很快。

美国、日本和欧洲一些国家将声发射用于压力容器试验或定期检修等,已达到了工业实用水平。

在核容器与化工容器运行中的安全监测、复合材料压力容器检测、焊接过程研究等方面研究及应用也取得了很大成就。

声发射技术于20世纪70年代初开始引入我国,正值是我国断裂力学发展的高峰,人们希望利用声发射预报和测量裂纹的开裂点。

随后中科院沈阳金属研究所、航空航天部621所、机械部合肥通用机械研究院、武汉大学、航天部703所、上海交通大学等一些科研院所和大学开展了金属和复合材料的声发射特性研究。

2 声发射检测原理声发射技术是一种评价材料或构件损伤的动态无损检测技术,它通过对声发射信号的处理和分析来评价缺陷的发生和发展规律,并确定缺陷的位置。

壶里的水快开时可以听到对流声,折断竹竿时可以听到噼啦的断裂声,打破玻璃可以听到清脆的破碎声,这都是人耳可觉查到的声发射现象。

声发射现象的实质是物体受到外力或内力作用时,由于内部结构的不均匀及各种缺陷的存在造成应力集中,从而使局部的应力分布不稳定。

当这种不稳定应力分布状态所积蓄的应变能达到一定程度时就会发生应力重新分布,重新达到新的稳定状态。

这一过程往往伴随有范性流变、微观龟裂、位错的发生与堆积裂纹的产生与发展等,实际上这就是应变能释放的过程。

这种释放的应变能,一部分以应力波的形式发射出去,由于最先注意到应力波发射现象的是人耳听觉领域内的声波,所以就称它为声发射。

其实,应力波发射的大部分频率范围要比声频广得多,包括人耳听不到的次声和超声频率。

金属材料的应力波发射大部分处于超声范围,检测频率处在100kHz—300kHz。

具体来说声发射就是指物体在外界条件作用下,缺陷或物体异常部位因应力集中而产生变形或断裂,并以弹性波形式释放出来应变能的一种现象。

声发射要具备两个条件:第一,材料要受外载作用;第二,材料内部结构或缺陷要发生变化。

基于以上原理,对于材料的微观形变和开裂以及裂纹的发生和发展,就可以利用声发射来提供它们的动态信息。

声发射源往往是材料灾难性破坏的发源地。

由于声发射现象往往在材料破坏之前就会出现,因此只要及时捕捉这些信息,根据其AE信号的特征及其发射强度,就可以推知声发射源的目前状态,以及它形成的历史,并对其发展趋势进行预报。

多数金属材料塑性变形或断裂时都有AE信号,但AE信号的强度一般很弱,需要借助电子仪器才能检测出来。

用仪器检测分析声发射信号并确定声发射源的技术称为声发射技术。

利用声发射技术可以对缺陷进行判断和预报,并对材料和构件进行评价。

图1 声发射技术基本原理图3 声发射检测技术的特点3.1 声发射检测技术的优点(1)几乎不受材料限制除少数材料外,无论是金属还是非金属材料,在一定条件下都有声发射发生,因此,声发射检测几乎不受材料限制。

(2)声发射检测是一种动态无损检测技术声发射检测可用来判断缺陷的性质。

一个同样大小、同样性质的缺陷,当它所处的位置和所受的应力状态不同时,对结构的损伤程度也不同,而其声发射特征也是有差别的。

明确了来自缺陷的声发射信号,就可以长期连续地监视缺陷的安全性,这是其他无损检测方法难以实现的。

(3)灵敏度高结构或部件的缺陷在萌生之初就有声发射现象,因此,只要及时对AE信号进行检测,就可以判断缺陷的严重程度,即使很微小的缺陷也能检测出来,检测灵敏度非常高。

(4)可检测活动裂纹声发射检测可以显示裂纹增量(零点几毫米数量级),因此可以检测发展中的活动裂纹。

(5)可以实现在线监测对压力容器等人员难以接近的场合和设备,如用X射线检测则必须停产,但用声发射则不需要停产,可以减少停产损失。

3.2 声发射检测技术的局限性(1)声发射特性对材料甚为敏感,又易受到机电噪声的干扰。

因此,对数据的正确解释要有更为丰富的数据库和现场检测经验。

(2)声发射检测一般需要适当的加载程序。

多数情况下,可利用现成的加载条件,但有时还需要特殊准备。

(3)由于声发射的不可逆性,实验过程的声发射信号不可能通过多次加载重复获得,因此,每次检测过程的信号获取是非常宝贵的,应避免因人为疏忽而造成数据的丢失。

(4)声发射检测所发现的缺陷的定性定量,仍需依赖于其他无损检测方法。

4 声发射检测技术的应用范围根据声发射的特点,现阶段声发射技术主要用于其他方法难以或不能适用的对象与环境、重要构件的综合评价、与安全性和经济性关系重大的对象等。

因此,声发射技术不是替代传统的方法,而是一种新的补充手段。

(1)石油化工工业:各种压力容器、压力管道和海洋石油平台的检测和结构完整性评价,常压贮罐底部、各种阀门和埋地管道的泄漏检测等。

(2)电力工业:高压蒸汽汽包、管道和阀根据声发射的特点,现阶段声发射技术主要用于其他方法难以或不能适用的对象与环境、重要构件的综合评价、与安全性和经济性关系重大的对象等。

因此,声发射技术不是替代传统的方法,而是一种新的补充手段。

机叶片的检测,汽轮机轴承运行状况的监测,变压器局部放电的检测等。

(3)材料试验:材料的性能测试、断裂试验、疲劳试验、腐蚀监测和摩擦测试,铁磁性材料的磁声发射测试等。

(4)民用工程:楼房、桥梁、起重机、隧道、大坝的检测,水泥结构裂纹开裂和扩展的连续监视等。

(5)航天和航空工业:航空器壳体和主要构件的检测与结构完整性评价,航空器的时效试验、疲劳试验检测和运行过程中的在线连续监测,固体推进剂药条燃速测试等。

(6)金属加工:工具磨损和断裂的探测,打磨轮或整形装置与工件接触的探测,修理整形的验证,金属加工过程的质量控制,焊接过程监测,振动探测,锻压测试,加工过程的碰撞探测和预防。

7)交通运输业:长管拖车、公路和铁路槽车及船舶的检测与缺陷定位,铁路材料和结构的裂纹探测,桥梁和隧道的结构完整性检测,卡车和火车滚子轴承与轴连轴承的状态监测,火车车轮和轴承的断裂探测。

(8)矿山地质:边坡、巷道稳定性监测,山体滑坡监测。

(9)其他:硬盘的干扰探测,带压瓶的完整性检测,庄稼和树木的干旱应力监测,磨损摩擦监测,岩石探测,地质和地震上的应用,发动机的状态监测,转动机械的在线过程监测,钢轧辊的裂纹探测,汽车轴承强化过程的监测,铸造过程的监测,Li/MnO2电池的充放电监测,耳鼓膜声发射检测、人骨头的摩擦、受力和破坏特性试验,骨关节状况的监测等5 声发射检测方法5.1 声发射信号的基本特征5.1.1 声发射信号的分类声发射信号是物体受到外部条件作用使其状态改变而释放出来的一种瞬时弹性波这种弹性波的波形可分为连续型和突发型两类。

(如图2,图3所示)图2 突发型图3 连续型突发型声发射信号表现为脉冲波形,脉冲的峰值可能很大,但衰减很快。

金属、复合材料、地质材料等裂纹的产生和扩展,材料受到冲击作用等都会产生突发型声发射信号。

连续型声发射信号的特点是:波幅没有很大的起伏,发射的频度高、能量小。

材料的屈服过程、液压机械和旋转机械的噪声、充压系统的泄漏等产生的都是连续性的声发射信。

需要指出的是,把声发射信号分为连续型和突发型并不是绝对的,当突发型信号的频度大时,其形式类似于连续型信号。

另外,实际测量得到的声发射信号非常复杂,可能是连续型和突发型两类基本信号的复合。

5.1.2 声发射信号的基本特征⑴声发射信号是上升时间很短的振荡脉冲信号,上升时间为10-4s~10-8s信号的重复速度很高。

⑵声发射信号的频率范围很宽,通常可以从次声频一直到30MHZ。

⑶声发射信号一般是不可逆的,具有不复现性。

同一试件在同一条件下产生的声发射只有一次,这就是所谓的凯塞效应。

⑷声发射信号产生的影响因素复杂,不仅与外部因素有关,也与材料的内部结构有关。

因此,声发射信号具有随机性,即使对同一类试件在同一条件下进行观测,所得的数据分布范围也可能差异较大。

⑸由于产生声发射信号的机理各式各样,且频率范围很宽,因此声发射信号具有一定的模糊性。

声发射信号的上述特性主要有材料的强度、应变速率、晶体结构温度等决定。

5.2 声发射信号的表征参数声发射信号特征参数:超过门槛的声发射信号由特征提取电路变换为几个信号特征参数。

连续信号参数包括:振铃计数、平均信号电平和有效值电压。

突发信号参数包括:撞击(事件)计数、振铃计数、幅度、能量计数、上升时间、持续时间和时差等。

常用突发信号特征参数的示意如图4所示。

图4 声发射信号的表征参数示意图表1 常用信号特征参数的含义和用途5.3 信号波形特征波形是声发射传感器输出电压随时间变化的曲线,它可以用示波器从前置放大器或主放大器的输出端观察到,也可以从瞬态记录仪或波形记录装置上记录下来。

典型的突发信号的波形如图5所示,它的上升段比较迅速,而下降段呈现指数衰减振荡的现象,其包络线的形态则呈三角形。

声发射源的一次突发发射实际上是一个突发脉冲,传感器输出的信号呈现复杂的波形,则是信号在介质中传播过程的反射、折射、波形变换、传感器的谐振等多种因素合成的结果。

相关文档
最新文档