声发射基本介绍VIP免费

.'.2.1声发射检测的基本原理当材料或结构受应力作用时,由于其微观结构的不均匀及缺陷的存在,导致局部产生应力集中,造成不稳定的应力分布。当这种不稳定状态下的应变能积累到一定程度时,不稳定的高能状态一定要向稳定的低能状态过渡,这种过渡通常是以塑性变形、相变、裂纹的开裂等形式来完成。在此过程中,应变能被释放,其中一部分以应力波的形式释放出来,这种以弹性应力波的形式释放应变能的现象叫做声发射,也叫应力波发射。固体材料产生局部变形时,不仅产生体积变形,而且会产生剪切变形,因此会激起两种波,即纵波(又称压缩波)和横波(剪切波)。产生这种波的部位叫作声发射源。这种纵波和横波从声发射源产生后通过材料介质向周围传播,--部分通过介质直接传到安放在固体表面的传感器,形成检测信号,还有一部分传到表面后会产生折射,一部分形成折射波返回到材料内部,另一部分则形成表面波(又称瑞利波),表面波沿着介质的表面传播,并到达传感器,形成检测信号。通过对这些信号进行探测、记录和分析就能够实现对材料进行损伤评价和研究。其原理如图所示图2.1声发射检测原理Fig.2.lAEdetectingschematic材料在应力作用下的变形与开裂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,通常称为传统意义上的声发射源。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,也归到声发射源范畴,称为其它声发射源或二次声发射源。2.2声发射信号处理声发射信号是一种复杂的波形,包含着丰富的声发射源信息,同时在传播的过程中还会发生畸变并引入干扰噪声。如何选用合适的信号处理方法来分析声发射信号,从而获取正确的声发射源信息,一直是声发射检测技术发展中的难点。根据分析对象的不同,可把声发射信号处理和分析方法分为两类:一是声发射信号波形分析,根据所记录信号的时域波形及与此相关联的频谱、相关函数等来获取声发.'.射信号所含信息的方法,如FFT变换,小波变换等;二是声发射信号特征参数分析,利用信号分析处理技术,由系统直接提取声发射信号的特征参数,然后对这些参数进行分析和评价得到声发射源的信息。很多声发射源的特性可以用这些参数来进行描述,为工程实际应用带来极大的方便。2.2.1声发射信号参数分析图2.2AE信号参数Fig.2.2AEsignalparameters.参数分析是目前声发射信号分析较为常用的方法,它是波形方法的简述。根据波形提取几个相关的统计数据,以简化的波形特征参数来表示声发射信号的特征,然后对其进行分析和处理得到声发射源的相关信息。图2.2为声发射信号简化波形参数的定义,常用的声发射参数包括:撞击(波形)计数、振铃计数、能量、幅度、峰值频率、持续时间、上升时间、门槛等。各参数的含义及用途见表2.1所示。.'.表2.1AE信号参数Tab.2.1AEparameters参数含义特点与用途撞击计数超过阀值并使某一通道获取数据的任何信号称为一个波击，可分为总计数、计数率反映AE活动的总量和频度，常用于AE活动性评价事件计数由一个或几个波击鉴别所得AE事件的个数，可分为总计数、计数率反映AE事件的总量和频度，用于源的活动性和定位集中度评价振铃计数越过门槛信号的振荡次数，可分为总计数和计数率粗略反映信号强度和频度，广泛用于AE活动性评价，但甚受门槛的影响幅值事件信号波形的最大振幅值，通常用dB表示直接决定事件的可测性，常用于波源的类型鉴别、强度及衰减的测量能量计数事件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。可取代振铃计数，也用于波源的类型鉴别持续时间事件信号第一次越过门槛到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鉴别上升时间事件信号第一次越过门槛至最大振幅所经历的时间间隔，以μs表示因甚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有效值电压RMS采样时间内信号电平的均方根值，以V表示与AE的大小有关。不受门槛的影响，主要用于连续型AE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表示对幅度动态范围要求高而时间分辨率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时差同一个AE波到达各...