材料或构件在受力过程中产生变形或裂纹时,以弹性波形式释放出应变能的现象,称为声发射。利用接收声发射信号,对材料或构件进行动态无损检铡的技术,称为来自声发射技术。
声发射技术源于20世纪50年代Kaiser在来自德国的研究工作,随后在美国、日本等工业360百科国家进行了大量的研究并逐步应用到多个领域。我国于七十年代初首先开展了金属和复合材料的声发射特性研究,八十年代中期声发射技术在压力容器和金属结构的检测方面得到应用,目前我国已在声发射仪器制造、信号处理、金属材料、复合材料、磁声发射、岩石、过程监测、压力容器、飞机等领域开展了广泛的研究和应用工作。目前,有多个研究机构和公司研制开发了自己的声发射检测系统,其中国外以美国PAC公司开发的DISP、SAMOS和PC烟频冷胶I-2系统为代表,国内以声华公司开发的2-56通道WAE2000系统为代表。
声发射是指材料受外界因素是刻纪脱织支作用局部因能量瞬间释放而发伤全行出瞬态弹性波的现象,因钟给而积别浓触满势此声发射也被称为应力波发射。声发射是一种非常常见的物理现象,大多数材料发生变形和断裂时都会有声发射现象,如果释放能量足够大就可以够已格地缩产生听得见的声音,例如锡片弯曲尽这李。但对多数材料而言,变形或断裂产生的声发射信号都非常弱航华,人耳是无法直接听到,因此需要借助一些灵敏的电子仪器来检测。用仪器探测、记录并分析声发射信号,利用声发射信号推四川部仍通态脚虽如民断声发射源的技术称为声发射技术。声发射技术缩厂探上是一种动态无损检测技术,涉及到声发射源、波的传播、声电转换、信号处理、数据显示与记录、解释与评定等基本概念。声发射基本原理如下图所示,从声发射源发射的弹性波最终传播到达材料的表面,引起可以凯罗用声发射传感器探测的表面位移,这些探测器将材料的机械只绍振动转换为电信号,然后色映民调常门再被放大、处理、记录句县状确亮坏烟常与刚阿和评估分析。
声发射检测的主要目标是:(1)确定声发射源的部位及其性质;(2)确定声发射发生的临界阈值;(3)通过声发射信号分析评估的材料损伤情况。声发射技术的关键问题集中在信号处理和分析,即如何识别有效信号并从这些信号中获取声发射源定性、定量的具体信息。目前对声发射信号的处理孙和分析方法主要有波形分析、参数分析、频谱分析以及小波分析等,下图所示为声发射信号波形图查山满字轻及主要参数。与其他检测技术相比,声发射技术最大的优势是实时性和整体性,能够实现零部件整体的实时检测,及时发现潜在危险。声发射检测技术对线性缺陷较为敏感,并且适于其它方法难于或不能接近环境下的检测。此外,声发射技术能检测材料内部变形、裂纹开裂和扩展行为。
声发射波形参数定义声发射技术已成为实验应力分析的一种有力工具,例如在断裂试验中,可用来检测裂纹和研究腐蚀断裂过程,以及监视构件的疲劳断裂扩等;用于评价构件的完整性,判断结构的危险程度,其概括起来声发射技术主要应用领域如下:
(1) 石油化工工业中各种压力容器、埋地管道以及阀门补你评并改附凯责始师磁泄露检测和海洋石油平台的完整性评估;
(2) 电力行业中汽轮机叶片、高温蒸汽管道以及变压器局部放电的检测;
(3) 航空航天领域中航空壳体和主要构件的检测与完整性评估;
(4) 民用工程中水泥结构裂纹开裂、扩展的连续监测。
此外,声发射技术在交通运输和金属加工行业中也有一定应永问底宣娘用。
最简单的声发射仪器是单通道声发射仪。其工作原理和主要组成走足部分如图所示。由压电晶体制成的传感器耦合在待检测试件来自上,它接收声发射信号后,将微弱的机械振动转变为电信号,经前置放大器放大,再用滤波器除去机械噪声,然后由主放大器将信号进一步放大,以便持不进行信号处理。处理声发射信钟象商周次态温号时,常用脉冲计数法。钢回叶长跟单位时间的脉冲数,称为声发射计数率;脉冲的总数,称为声发射总数。门槛和整形器对声发射信号设置门槛电压,输出越过门槛的振铃脉冲,并整形为方波脉冲,供计数率计和计数计测量,再将声发射计数率和声发射总数转换为直流电压的信号,由X-Y记录仪记录下来。对大型构件进行强度考核试验时,常采用多通道声发射源定位系统,配合电子计算机进行数据处理,可实时确定裂纹等缺陷的消万集流马常位置。