声发射特征参数
岩石破坏过程中的声发射分布规律及其分形特征
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声发射特征参数范文
声发射特征参数范文声发射特征参数是声学研究中常用的一种形式化描述声音特征的方法。
它是通过对声音信号进行分析和提取，从而得到一系列数值化的参数来描述声音的特征。
在许多领域中，如语音识别、音乐信息检索和声音合成等，声发射特征参数的应用非常广泛。
声发射特征参数可以分为时域参数和频域参数两种。
时域参数是根据声音信号的时域波形进行分析得到的。
常见的时域参数有均值、方差、最大值、最小值、过零率、能量等。
频域参数是通过对声音信号进行傅里叶变换得到频谱图，然后对频谱图进行分析得到的。
常见的频域参数有频谱峰值、带宽、谱熵、谱降、倒谱等。
声发射特征参数在语音识别领域中发挥着重要的作用。
通过提取声音的特征参数，可以将声音信号转化为数值化的表示形式，从而方便计算机进行处理和识别。
在语音识别系统中，常用的声发射特征参数有MFCC、LPCC和PLP等。
MFCC（Mel-Frequency Cepstral Coefficients）是一种模拟人耳听觉系统的特征参数，具有良好的区分能力和抗噪性。
LPCC （Linear Predictive Cepstral Coefficients）是基于线性预测分析的特征参数，适用于声音合成和语音编码等领域。
PLP（Perceptual Linear Prediction）是一种改进的LPCC参数，通过引入人耳感知模型，提高了参数的稳定性和区分能力。
除了在语音识别领域中的应用，声发射特征参数还广泛用于音乐信息检索。
通过对音乐信号进行分析和提取，得到音乐的特征参数，可以实现音乐的自动分类、相似度计算和音乐风格识别等功能。
常用的音乐特征参数有音高、节奏、谱形等。
此外，声发射特征参数还可以在声音合成和数字音频处理等领域中发挥重要作用，例如对声音信号进行降噪、增强和变声等处理。
在实际应用中，声发射特征参数的选择与具体任务密切相关。
不同的任务对声音特征的要求不同，需要选择不同的参数来描述声音的特征。
声发射特征参数
阈值（Threshold）：对前置放大器的输出，设置高于背景噪声水平的门槛电压，即称为阈值。
到峰计数（Pcnts of Park）：波击(Hit)和波击计数（撞击累计数和撞击计数率）：超过阈值并使某一通道获取数据的任何信号称之为一个波击,所测得的波击个数可分为总计数和计数率。
反映声发射活动的总量和频度,常用于声发射活动性评价。
事件（Event）和事件计数（事件累计数和事件计数率）：产生声发射的一次材料局部变化称之为一个声发射事件,可分为总计数和计数率。
一阵列中,一个或几个波击对应一个事件。
反映声发射事件的总量和频度,用于源的活动性和定位集中度评价。
绝对能量(Absolute Energy)：是声发射撞击信号能量的真实反映，单位为attoJoules(简写为aJ)，1aJ相当于10-18J。
信号强度(Signal Strength)：是对声发射撞击信号能量另一种形式的度量单位为picovolt-sec,1picovolt-sec相当于10-12volt-sec。
能量(Energy)）：也称为“PAC-Energy”,是美国PAC公司在2978年，为了模拟声发射系统的增益匹配而定义的声发射信号参数。
其内涵与信号强度相同，只是灵敏度、大小和动态范围与信号强度不同。
能量计数（累计能量和能量率）：信号检波包络线下的面积,可分为总计数和计数率。
反映事件的相对能量或强度。
对门槛、工作频率和传播特性不甚敏感,可取代振铃计数,也用于波源的类型鉴别。
振铃计数(Counts)（振铃累计数和振铃计数率）：越过门槛信号的振荡次数,可分为总计数和计数率。
信号处理简便,适于两类信号,又能粗略反映信号强度和频度,因而广泛用于声发射活动性评价,但受门槛值大小的影响。
峰值幅度(Amplitude)和幅度计数：信号波形的最大振幅值,通常用dB表示(传感器输出1μV 为0dB)。
与事件大小有直接的关系,不受门槛的影响,直接决定事件的可测性,常用于波源的类型鉴别、强度及衰减的测量。
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
声发射监测技术
机械设备故障诊断讲稿＿＿声发射监测技术声发射技术是根据结构内部发出的应力波来判断结构内部损伤程度的一种动态无损检测技术。
由于该方法能连续监视结构内部损伤的全过程，因此得到了广泛应用。
一、声发射监测的基本原理在日常生活中，人们会注意到，折断竹杆可以听到噼啦的断裂声，打碎玻璃可以听到清脆的破碎声，水开时可以听到对流声，这些都是人耳可觉查到的声发射现象。
通常，人们把物体在状态改变时自动发出声音的现象称为声发射。
其实质是物体受到外力或内力作用产生变形或断裂时，就以弹性波形式释放能量的一种现象。
由于声发射提供丁材料状态变化的有关信息，所以可用于设备的状态监测和故障诊断。
声发射源往往是材料损坏的发源地。
由于声发射源的活动常在材料破坏之前很早就会出现，因此，可根据材料的微观变形和开裂以及裂纹的发生和发展过程所产生声发射的特点及强度来推知声发射源目前的状态(存在、位置、严重程度)，而且可知道它形成的历史，并预测其发展趋势。
这就是声发射监测的基本原理。
二、声发射监测具有以下持点：(1)声发射监测可以获得有关缺陷的动态信息。
结构或部件在受力情况下，利用声发射进行监测，可以知道缺陷的产生、运动及发展状态，并根据缺陷的严重程度进行实时报警。
而超声波探伤，只能检测过去的状态，属于静态情况下的探伤。
(2)声发射监测不受材料位置的限制。
材料的任何部位只要有声发射，就可以进行检测并确定声源的位置。
(3)声发射监测只接收由材料本身所发射的超声波；而超声波监测必须把超声波发射到材料中，并接收从缺陷反射回来的超声波。
(4)灵敏度高。
结构缺陷在萌生之初就有声发射现象；而超声波、x射线等方法必须在缺陷发展到一定程度之后才能检测到。
(5)不受材料限制。
因为声发射现象普遍存在于金属、塑料、陶瓷、木材、混凝土及复合材料等物体中，因此得到广泛应用。
由于声发射具有以上特点，因此得到了科学家和工程技术人员的重视。
美国在l 964年就研制成功一套实用的声发射监测系统，并用于火箭发动机壳体水压试验的监测。
声发射波af参数
声发射波af参数引言概述：声发射波（Acoustic Emission，简称AE）是一种非破坏性检测技术，通过检测材料或结构中的声发射信号，来判断其内部的缺陷或损伤情况。
声发射波的AF参数是对声发射信号进行分析和评估的重要指标。
本文将从五个大点来阐述声发射波AF参数的相关内容。
正文内容：1. AF参数的概念和意义1.1 AF参数的定义：AF参数是声发射波信号的特征参数，用于描述声发射信号的幅值特性。
1.2 AF参数的意义：AF参数可以提供关于声发射源的信息，如能量大小、频率分布等，有助于判断声发射源的类型和损伤程度。
2. AF参数的计算方法2.1 幅值计算：通过对声发射信号的波形进行采样和数字化处理，可以得到幅值序列。
2.2 平均值计算：对幅值序列进行平均运算，得到声发射波的平均幅值。
2.3 峰值计算：找到幅值序列中的最大值，作为声发射波的峰值幅值。
2.4 峰值因子计算：峰值因子是峰值幅值与平均幅值的比值，用于描述声发射信号的峰值特性。
3. AF参数与声发射源的关系3.1 能量大小：AF参数的数值与声发射波信号的能量大小成正比，能量越大，AF参数数值越高。
3.2 频率分布：不同类型的声发射源在频率分布上会有所差异，通过分析AF参数的频谱特性，可以判断声发射源的类型。
3.3 损伤程度：声发射波的损伤程度与AF参数的数值也有一定的关系，损伤越严重，AF参数数值越高。
4. AF参数的应用领域4.1 金属材料：在金属材料的疲劳、裂纹扩展等方面，AF参数可以用于评估材料的损伤程度和可靠性。
4.2 建筑结构：对于建筑结构的监测和评估，AF参数可以提供关于结构健康状况和潜在缺陷的信息。
4.3 岩石工程：在岩石工程中，AF参数可以用于判断岩石的稳定性和破坏机理。
5. AF参数的发展趋势5.1 多参数分析：随着声发射波技术的发展，越来越多的参数被引入到声发射信号的分析中，以提高对声发射源的准确判断。
5.2 数据挖掘技术：结合数据挖掘技术，可以从大量的声发射数据中提取有效信息，为声发射波的AF参数分析提供更多可能性。
声发射检测技术及应用
声发射检测技术及应用
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演讲者：
无损检测简介
01
声发射检测的定位方法
02
声发射检测的原理和特点
03
声发射检测的应用
04
报告内容
第一部分 无损检测
一、什么是无损检测
无损检测是在不破坏或损伤原材料和工件受检对象的前提下，测定和评价物质内部或外表的物理和力学性能，并包括各类缺陷和其他技术参数的综合性应用技术 。
单击此处添加小标题
声发射检测必须有外部条件的作用，使材料内部结构发生变化，即结构、焊接接头或材料的内部结构、缺陷处于运动变化的过程中，才能实施检测。
PART各种各样的缺陷 ，当晶体内沿某一条线上的原子排列与完整晶格不同时就会形成缺陷。高速运动的位错产生高频率、低幅值的声发射信号，而低速运动的位错则产生低频率、高幅值的声发射信号。据估计，大约100个到1000个位错同时运动可产生仪器能检测到的连续信号；几百个到几千个位错同时运动时可产生突发型信号。
无损检测的应用形式
在生产过程质量控制中的无损捡测，即应用于产品的质量管理。 用于成品的质量控制，即用于出厂前的成品检验和用户的验收检验。 在产品使用过程中的监测，即维护检验。
无损检测方法的种类
人们按照不同的原理，和不同的探测及信息处理方式，已经应用和正在研究的各种无损检测方法，总共达70多种。目前在工业生产检测中，应用最广泛的无损检测方法主要是液体渗透法，磁粉检测法，射线检测法，超声波检测法和涡流检测法。
一、声发射的来源与产生
裂纹的形成和扩展
塑性材料裂纹的形成与扩展同材料的塑性变形有关，一旦裂纹形成，材料局部区域的应力集中得到卸载，产生声发射。材料的断裂过程大体上可分为三个阶段：①裂纹形成；②裂纹扩展；③最终断裂。这三个阶段都可以产生强烈的声发射。 脆性材料不产生明显的塑性变形，因此一般认为，位错塞积是脆性材料形成微裂纹的基本机理。 脆性材料由于不产生明显的塑性变形，其声发射频度低，每次的发射强度大；塑性材料与之形成对照，声发射频度高，每次发射强度小。
声学中的声音的特性和参数
声学中的声音的特性和参数声音是我们日常生活中不可或缺的一部分，它是通过空气、固体或液体传播的机械波。
声学研究声音的产生、传播和接收过程，并通过对声音的特性和参数进行分析来深入了解声音的本质。
本文将介绍声学中声音的特性和参数，以增进对声学科学的理解。
一、声音的特性声音具有以下几个重要的特性：1. 频率：频率表示声音的音调高低。
高频率的声音对应高音，低频率的声音对应低音。
频率的单位是赫兹（Hz），即每秒振动次数。
人的听力范围通常在20Hz到20kHz之间。
2. 响度：响度是声音的主观感受，表示声音的强度或音量大小。
响度的单位是贝尔（B）或分贝（dB）。
分贝是以对数形式表示的响度单位，常用于测量和比较不同声音的强度。
3. 声音色彩：声音色彩是声音特有的音质特征，可以用来区分不同的乐器或声源。
声音的色彩由其频谱成分决定，频谱分析可以显示声音在不同频率上的能量分布情况。
4. 时长：声音的时长表示声音持续的时间长短。
不同声音在时长上有所区别，如短促的爆炸声和持续的长音。
二、声音的参数声音的参数是用来具体描述声音特性的量化指标，以下是常用的声音参数：1. 音频振幅：音频振幅是声音振动的最大幅度，反映了声音的强弱。
振幅的单位是帕斯卡（Pa），即气压单位。
振幅较大的声音听起来会更响亮。
2. 音频功率：音频功率是指声音传递或发射中的总能量。
功率可以用来衡量声音的能量大小，单位通常是瓦特（W）。
3. 声压级：声压级是测量声音强度的指标，也是分贝单位的一种使用。
声压级与声音的振幅和频率有关，通常使用参考声压为2×10^(-5)帕。
4. 频谱分析：频谱分析用于显示声音信号在不同频率上的能量分布情况。
这种分析可以帮助我们更好地了解声音的频率特性和谐波结构。
5. 回声和混响：回声和混响是声音在空间中反射和散射产生的现象，它们在声学研究中有着重要的地位。
回声和混响对听觉体验和音频处理都具有影响。
三、应用声音的特性和参数在多个领域有着广泛的应用，包括：1. 音乐和艺术：声音的特性和参数是音乐创作和演奏的重要基础。
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阈值（Threshold）：对前置放大器的输出，设置高于背景噪声水平的门槛电压，即称为阈值。
到峰计数（Pcnts of Park）：
波击(Hit)和波击计数（撞击累计数和撞击计数率）：超过阈值并使某一通道获取数据的任何信号称之为一个波击,所测得的波击个数可分为总计数和计数率。
反映声发射活动的总量和频度,常用于声发射活动性评价。
事件（Event）和事件计数（事件累计数和事件计数率）：产生声发射的一次材料局部变化称之为一个声发射事件,可分为总计数和计数率。
一阵列中,一个或几个波击对应一个事件。
反映声发射事件的总量和频度,用于源的活动性和定位集中度评价。
绝对能量(Absolute Energy)：是声发射撞击信号能量的真实反映，单位为attoJoules(简写为aJ)，1aJ 相当于10-18J。
信号强度(Signal Strength)：是对声发射撞击信号能量另一种形式的度量单位为picovolt-sec,1picovolt-sec相当于10-12volt-sec。
能量(Energy)）：也称为“PAC-Energy”,是美国PAC 公司在2978年，为了模拟声发射系统的增益匹配而定义的声发射信号参数。
其内涵与信号强度相同，只是
灵敏度、大小和动态范围与信号强度不同。
能量计数（累计能量和能量率）：信号检波包络线下的面积,可分为总计数和计数率。
反映事件的相对能量或强度。
对门槛、工作频率和传播特性不甚敏感,可取代振铃计数,也用于波源的类型鉴别。
振铃计数(Counts)（振铃累计数和振铃计数率）：越过门槛信号的振荡次数,可分为总计数和计数率。
信号处理简便,适于两类信号,又能粗略反映信号强度和频度,因而广泛用于声发射活动性评价,但受门槛值大小的影响。
峰值幅度(Amplitude)和幅度计数：信号波形的最大振幅值,通常用dB 表示(传感器输出1μV 为0dB)。
与事件大小有直接的关系,不受门槛的影响,直接决定事件的可测性,常用于波源的类型鉴别、强度及衰减的测量。
有效值电压（RMS）：采样时间内信号的方均根(RMS) 值,以V 表示。
与声发射的大小有关,测量简便,不受门槛的影响,适用于连续型信号,主要用于连续型声发射活动性评价。
平均信号电平（ASL）：采样时间内信号电平的均值,以dB 表示。
提供的信息和用途与RMS 相似,对幅度动态范围要求高而时间分辨力要求不高的连续型信号尤
为有用。
也用于背景噪声水平的测量。
持续时间（Duration）：信号第一次越过门槛至最终降至门槛所经历的时间间隔,以μs 表示。
与振铃计数十分相似,但常用于特殊波源类型和噪声的鉴别。
上升时间（Rise time）：信号第一次越过门槛至最大振幅所经历的时间间隔,以μs 表示。
因受传播的影响而其物理意义变得不明确,有时用于机电噪声鉴别。
平均频率（Average Frequency）：该参数是针对一个完整的声发射撞击信号而言的。
以kHz为单位，与振铃计数和持续时间有关，能粗略反映信号的频率。
初始频率（Initiation Frequency）：该参数是针对信号的上升时间段而定义的频率，以kHz为单位，与峰前振铃计数和上升时间有关，能粗略反映信号的频率。
混响频率（Reverberation Frequency）：该参数是针对信号峰值后的时间段而定义的频率，以kHz为单位，与振铃计数、峰前振铃计数、持续时间和上升时间有关，能粗略反映信号的频率。
到达时间（Arrival time）：一个声发射波到达传感器的时间,以μs 表示。
决定了波源的位置、传感器间距和传播速度,用于波源的位置计算。
声发射特征参数组合值：RA值、初始频率/混响频率
1. 1 累积计数参数
累积计数参数指在一个声发射过程中, 声发射信号某一特征量的累加值。
该类参数从整体上描述了声发射的总强度, 属过程参数, 也是材料内部结构变化累加效果的外部表现。
这类声发射参数有:
1. 1. 1 声发射事件总数
图 1 所示为一突发型信号波形, 当对其包络检测后, 波形超过预设的阈值电压并维持一定时间, 则形成一个矩形脉冲, 称为一个事件。
一个声发射过程中所发出的事件总数, 即为所有这些事件的和。
1. 1. 2 振铃总计数
图2 为一声发射信号的振铃波形。
设置某一阈值电压, 振铃波形超过这一阈值电压的部分形成矩形脉冲, 累加这些振铃脉冲数, 就是振铃总数。
振铃计数在一定程度上反映了声发射信号中的幅度。
它对连续性信号的测量更为有效, 而事件计数则主要用来测量突发性信号。
1. 1. 3 总能量
在无损监测中, 声发射信号的能量是与信号幅度及幅度分布有关的参数, 通常以信号幅度的平方、事件的包络、持续时间的长短或事件包络的面积等作为能量参数。
因此, 只有数学上的意义, 而并非声发射信号的真实能量。
尽管如此, 声发射能量对于材料的断裂及损伤程度的评价仍然具有重要意义。
1. 1. 4幅度总计数
信号的幅值通常是指信号的峰值或有效值。
幅度累积计数就是按信号峰值幅度大小的不同范围,分别对声发射信号进行事件计数。
幅度计数可以是事件的分级幅度计数, 也可以是累积幅度计数。
计数的结果又分别称为分级幅度分布和累积幅度分布。
1. 1. 5大事件计数
大事件计数是指声发射信号脉冲超过某一阈值( 较大) 并维持较长时间的事件的个数。
1. 2变化率参数
变化率参数反映的是在一定条件下声发射信号在单位时间内的变化情况, 是声发射信号瞬间特征的描述, 是状态参数。
变化率参数与材料内部的变形速率以及裂纹的扩展速率有着直接关系。
这类参数有事件计数
率、振铃计数率、能量释放率和大事件计数率等。
1. 2. 1事件计数率
事件计数率是指单位时间内发生的声发射事件的个数。
1. 2. 2振铃计数率
振铃计数率又称为声发射率, 是指单位时间内发生的振铃的个数。
1. 2. 3能量释放率
能量释放率是单位时间内材料释放出的声发射信号能量。
1. 3统计参数
统计参数是指材料在某一力学过程中声发射性能的统计规律, 属于统计特征参数。
由于声发射过程具有随机性, 因而用统计的方法来获取声发射过程中的性能参数是常用的一种方法。
实践表明这种方法十分有效。
这类参数有:
1. 3. 1幅度分布
幅度分布是指对某一声发射过程, 根据其声发射信号峰值或有效值的大小的不同范围分别进行事件计数而得到的统计结果。
幅度分布又分为分级幅度分布和累积幅度分布。
1. 3. 2频率分布
频率分布是对某一声发射过程中声发射信号频率成分进行统计所得到的结果。
不同材料、不同状态以及不同的变形或开裂过程所产生的声发射信号的频率不同, 频率分布反映声发射信号的频率组成。
1. 3. 3持续时间分布
持续时间分布是对声发射信号脉冲超过某一预置门槛值的时间长短进行统计的结果, 它反映信号的连续程度。