声发射的基本原理
声发射原理
声发射1.测试原理材料在受到外荷载作用时，其内部贮存的应变能快速释放产生弹性波，发生声响，称为声发射。
1950年，德国人凯泽（J.Kaiser）发现多晶金属的应力从其历史最高水平释放后，再重新加载，当应力未达到先前最大应力值时，很少有声发射产生，而当应力达到和超过历史最高水平后，则大量产生声发射，这一现象叫做凯泽效应。
从很少产生声发射到大量产生声发射的转折点称为凯泽点，该点对应的应力即为材料先前受到的最大应力。
后来国外许多学者证实了在岩石压缩试验中也存在凯瑟效应，许多岩石如花岗岩、大理岩、石英岩、砂岩、安山岩、辉长岩、闪长岩、片麻岩、辉绿岩、灰岩、砾岩等也具有显著的凯泽效应，从而为应用这一技术测定岩体初始应力奠定了基础。
地壳内岩石在长期应力作用下达到稳定应变状态。
岩石达到稳定状态时的微裂结构与所受应力同时被“记忆”在岩石中。
如果把这部分岩石用钻孔法取出岩芯，即该岩芯被应力解除，此时岩芯中张开的裂隙将会闭合，但不会“愈合”。
由于声发射与岩石中裂隙生成有关，当该岩芯被再次加载并且岩芯内应力超过它原先在地壳内所受的应力时，岩芯内开始产生新的裂隙，并伴有大量声发射出现，于是可以根据岩芯所受载荷，确定出岩芯在地壳内所受的应力大小。
凯泽效应为测量岩石应力提供了一个途径，即如果从原岩中取回定向的岩石试件，通过对加工的不同方向的岩石试件进行加载声发射试验，测定凯瑟点，即可找出每个试件以前所受的最大应力，并进而求出取样点的原始（历史）三维应力状态。
2.测试步骤（1）试件制备从现场钻孔提取岩石试样，试样在原环境状态下的方向必须确定将试样加工成圆柱体试件，径高比为1：2～1：3。
为了确定测点三维应力状态，必须在该点的岩样中沿六个不同方向制备试件，假如该点局部坐标系为oxyz，则三个方向选为坐标轴方向，另三个方向选为oxy,oyz, ozx平面内的轴角平分线方向。
为了获得测试数据的统计规律，每个方向的试件为15～25块。
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。
oae耳声发射检测仪工作原理
oae耳声发射检测仪工作原理OAE耳声发射检测仪是一种用于评估和监测人耳内部功能的仪器。
它通过测量耳朵中发出的声音来检测听力损失和其他听觉问题。
该仪器的工作原理基于OAE（Otoacoustic Emissions）现象，即耳朵在受到刺激后会发出一种特定的声音。
OAE是一种生理性的声音，由耳蜗内的外毛细胞发出。
当外界声音通过耳朵传入耳蜗时，外毛细胞会对这些声音进行增强和调整，产生OAE声音。
这些OAE声音可以通过微型耳机或耳塞传回到耳朵外部，并被OAE耳声发射检测仪捕捉和分析。
OAE耳声发射检测仪由以下几个主要部分组成：声音发生器、耳塞、微型耳机、声音传感器、放大器和分析仪。
首先，声音发生器会向耳朵中发送一系列特定频率和强度的声音刺激。
这些声音通过微型耳机或耳塞传入耳朵，激发耳蜗内的外毛细胞。
外毛细胞在受到刺激后会反射性地发出OAE声音。
这些声音会通过声音传感器捕捉到，并被放大器放大。
接下来，分析仪会对这些被放大的声音进行分析和处理，以确定是否存在听力损失或其他听觉问题。
OAE耳声发射检测仪的工作原理是基于OAE声音的检测和分析。
通过测量耳蜗内发出的OAE声音的频率、强度和响应时间等参数，可以评估外毛细胞的功能和听力系统的状态。
如果外毛细胞功能正常，那么OAE声音应该能够被捕捉到并显示出正常的频率、强度和响应时间。
如果存在听力损失或其他听觉问题，那么OAE声音可能会显示异常的频率、强度或响应时间。
OAE耳声发射检测仪广泛应用于婴幼儿听力筛查、听力损失评估、耳聋筛查和听力监测等领域。
它的非侵入性和快速测量的特点使得它成为一种非常方便和有效的听力检测工具。
通过使用OAE耳声发射检测仪，医生和听力学专家可以及早发现和诊断听力问题，并采取适当的干预和治疗措施。
OAE耳声发射检测仪是一种基于OAE现象工作的仪器，通过测量耳蜗内发出的OAE声音来评估和监测人耳内部功能。
它的工作原理简单明了，通过发送声音刺激并捕捉和分析耳蜗内发出的OAE声音，可以获得有关听力状态和外毛细胞功能的重要信息。
发声原理与技巧范文
发声原理与技巧范文发声是声音的产生和发出过程，是人与人之间交流的重要方式，也是演讲、朗诵、歌唱等表演艺术的基本要素。
掌握发声原理与技巧可以帮助我们更好地表达自己，提高沟通效果。
本文将就发声原理与技巧展开讨论。
发声原理主要包括共鸣、气息控制和喉头肌肉的协调运动三个方面。
共鸣是指声音在体内空腔中的反射与共鸣，包括胸共鸣、咽共鸣和头共鸣。
通过共鸣的调节，声音可以产生更加丰富的音质和韵味。
气息控制是指通过调节呼吸的深浅、快慢和稳定性，掌握声音的力度和持久力。
喉头肌肉的协调运动是指声带的伸缩和张紧，以及声带的震动规律。
这些原理的理解和运用可以帮助我们掌握正确的发声方式，使声音更加清晰、响亮和富有表现力。
在掌握了发声原理后，我们就可以通过一些技巧来提高自己的发声效果。
首先是保持良好的姿势，保持身体的挺直，以保证呼吸畅通。
松弛身体肌肉，特别是颈部和肩膀的肌肉，有助于声音的流畅发出。
其次是正确调节呼吸。
吸气时要让腹部膨胀，慢慢用力吐气，使声音稳定而持久。
同时，要注意不要过于用力，以免导致声音粗糙而疲劳。
再次是发音准确清晰。
要练习清晰的发音，注重舌头的定位和嘴唇的张合，以确保发声的清晰度和准确度。
最后，要注意调节声音的高低音调和音量。
通过练习发出不同的音调和音量，可以使声音更加丰富多样。
此外，还有一些特殊场合下的发声技巧。
比如，在大型演讲活动中，要注意运用声音的节奏感和变化范围，以表达出自己的情感和态度。
在广播主持人的工作中，要注意控制声音的速度和韵律，以及注重语调的抑扬顿挫，以吸引听众的注意力。
在歌唱表演中，要注意表达出歌曲的情感，注重音乐的感染力，通过调整音量和音高，以及感情的渲染，使歌曲更具魅力。
总之，发声原理与技巧的掌握对于我们的交流和表达都是至关重要的。
通过了解共鸣、气息控制和喉头肌肉的协调运动等原理，以及运用正确的姿势、调节呼吸、发音准确和控制音调和音量等技巧，我们可以改善声音的质量和表现力，更好地与人交流，展示自我，提高沟通效果。
声发射实验原理
声发射实验一.原理声发射是指材料在受到外载荷作用时，其内部贮存的应变能快速释放产生弹性波从而发出声响的现象。
德国物理学家Kaiser发现经过一次应力作用的磁滞材料如金属，当再次加载到先前经受过的应力水平后，其声发射活动将突然增加，这种岩石的声发射活动能够“记忆”岩石所受过的最大应力的效应成为Kaiser效应。
从很少产生声发射到大量产生声发射的转折点成为Kaiser点，该点对应的应力即为材料先前受到的最大应力。
实验理论正是利用Kaiser点的测取来得到地应力的大小。
通常认为声发射是岩石的微破裂造成的，在岩石承载大于历史最大应力条件时，岩石出现新的微破裂，产生较强的声发射信号，出现Kaiser点。
但实际情况往往会出现在最近一次应力历史中所曾受到过的最大应力处的Kaiser效应较为明显，并非遵循上面的理论解释，并且对于某些试样，声发射信号过于剧烈且频繁，Kaiser点难于确定，于是采用重复加载的方法，利用抹录不尽点来寻找Kaiser点。
二.常规声发射实验常规声发射实验指的是单轴加载条件下的声发射实验。
1.实验装置主要由声发射仪、载荷传感器、伺服增压器、控制器、液压源以及加压缸组成。
图1. 常规声发射实验装置2.实验的基本过程MTS电液伺服系统以某一加载速率均匀的给岩样施加轴向载荷，声发射探头牢固的贴在岩心侧面上，用它来接受受载过程中的声发射信号，岩样所受的载荷及声信号同时输入Locan AT—14ch声发射仪进行处理、记录，给出岩样的声发射信号随载荷变化的关系曲线。
由上述的Kaiser效应原理，在声发射信号曲线图上找出声发射信号明显增加处，记录下此处载荷大小，即为岩石在地下该方向所受的地应力。
据此，可以求得试验岩石在深部地层所受的地应力（指主应力）。
3.实验的数据解释由于岩石在地下受三向力作用，所以要在不同方向取心进行试验，通常在室内对取自现场的岩心要在垂直方向取一块，在垂直岩心轴线平面内相隔45度取三块（如图2所示），由上述四个方向岩心进行试验测得四个方向的正应力，利用以下公式确定深部岩石地应力。
声发射技术.ppt
声发射机理
传感器
激励 （力）
信号
信号线
激励 （力）
声源
应力波
11
声发射检测基本原理
12
声发射检测的目的
确定声发射源的部位； 分析声发射源的性质； 确定声发射发生的时间或载荷； 评定声发射源的严重性。
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声发射技术的特点（优点）
声发射是一种动力学检验方法，声发射探测到的 能量来自被测试物体本身，而不是象超声或射线 探伤方法一样由无损检测仪器提供； 声发射检测方法对线性缺陷较为敏感，它能探测 到在外加结构应力下这些缺陷的活动情况，稳定 的缺陷不产生声发射信号； 在一次试验过程中，声发射检验能够整体探测和 评价整个结构中缺陷的状态； 可提供缺陷随载荷、时间、温度等外变量而变化 的实时或连续信息，因而适用于工业过程在线监 控及早期或临近破坏预报；
22
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； 振动探测； 锻压测试； 加工过程的碰撞探测和预防。
23
交通运输业
长管拖车、公路和铁路槽车的检测和缺 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； 卡车和火车滚珠轴承和轴颈轴承的状态 监测； 火车车轮和轴承的断裂探测。
5
突发型声发射信号：如果信号由区别于背底噪
音的脉冲组成，且在时间上可以足够分开，那么这 种信号单个脉冲不可
分辨，这些信号就叫做连续型声发射信号。
7
声发射技术发展史概述
声发射和微震动都是自然界中随时发生的自然现 象； “锡呜”是人们首次观察到的金属中的声发射现 象，锡的冶炼可追朔到公元前3700年； 现代的声发射技术的开始以五十年代初Kaiser在德 国所做的工作为标志； 五十年代末：美国人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, 即声发射 主要是体积效应而不是表面效应； 六十年代：Green首先应用于无损检测, Dunegan 首次应用于压力容器；
无损检测技术与其应用--声发射检测技术(AE)
材料受外力或内力作用产生变形或断裂，以弹性波形式释 放出应力应变能的现象称为声发射（Acoustic Emission, 简称 AE），有时也称为应力波发射。
声发射是一种常见的物理现象，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很弱，人耳不能直接 听见，需要借助灵敏的电子仪器才能检测出来。用仪器探测、 记录、分析声发射信号和利用声发射信号推断声发射源的技术 称为声发射技术。
无损检测技术及其应用
--声发射检测技术（AE）
中国特种设备检测研究院
1 声发射检测技术的概念 2 声发射基本原理 3 声发射技术的优势 4 声发射检测实例
中国特种设备检测研究院
1 声发射检测技术的概念 2 声发射基本原理 3 声发射技术的优势 4 声发射检测实例
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1、声发射检测技术的概念
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4、声发射检测实例 ——储罐声发射检测
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4、声发射检测实例 ——储罐声发射检测
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4、声发射检测实例 ——储罐声发射检测
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4、声发射检测实例 ——压力容器检测
冷高压分离器检验案例
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4、声发射检测实例 ——无线声发射
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1、声发射检测技术的概念
时间1 裂纹尖端开裂
F 时间2
弹性波Leabharlann 时间3被测工件F
F
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1 声发射检测技术的概念 2 声发射基本原理 3 声发射技术的优势 4 声发射检测实例
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1、声发射基本原理
凯撒效应 材料的受载历史，对重复加载声发射特性有重要影响。在固定检测灵敏度下， 重复载荷达到原先所加最大载荷以前，不出现可检测到的声发射信号的现象， 这种声发射不可逆性质称为凯撒效应。多数金属材料中，可观察到明显的凯 撒效应。但是，重复加载前，如产生新裂纹，则凯撒效应会消失。
基于声发射技术的风机叶片损伤诊断与监测
基于声发射技术的风机叶片损伤诊断与监测声发射技术是一种用于监测和诊断机械设备损伤的非破坏性检测方法。
随着风能的广泛应用，风机的可靠性和性能成为关注的焦点。
风机叶片作为风能转换的关键部件，其损伤的及时发现和预防十分重要。
本文将介绍基于声发射技术的风机叶片损伤诊断与监测方法。
一、声发射技术原理声发射技术是利用机械设备在工作过程中自身产生的声波信号来实现设备的监测和诊断。
当风机叶片存在损伤时，如裂纹、疲劳、腐蚀等，叶片内部的应力会发生变化，产生能量释放，引起声波信号。
这些声波信号可以通过传感器捕捉和记录，经过分析处理后可以得到叶片损伤的性质和程度。
二、风机叶片损伤诊断方法1. 声发射传感器的选择声发射传感器是声发射技术的核心组成部分，选择适合风机叶片监测的传感器非常重要。
传感器的灵敏度和频率响应应能覆盖叶片损伤所产生的声波信号范围。
常用的传感器包括压电传感器、光纤传感器等。
2.数据采集与处理为了准确捕捉到风机叶片损伤的声波信号，需要进行数据采集和处理。
采集时应设置合适的采样频率和采样时长，确保声波信号完整记录。
采集到的原始数据经过滤波、放大和去噪等处理后，可以得到时间域和频域上的参数信息。
3.模式识别与机器学习利用模式识别和机器学习的方法，可以通过分析声发射信号的特征参数来判断风机叶片是否存在损伤。
常用的方法包括频谱分析、小波分析、时频分析等。
通过对已知损伤和正常状态下的数据进行训练和分类，建立起准确有效的诊断模型。
三、风机叶片损伤监测系统设计为了实现对风机叶片损伤的实时监测，需要设计一个完整的监测系统。
监测系统包括传感器、数据采集装置、信号处理模块和监测控制中心。
传感器负责收集叶片损伤的声发射信号，数据采集装置将信号转化为数字信号并传输给信号处理模块。
信号处理模块对数据进行处理和分析，生成诊断结果。
监测控制中心接收并显示叶片损伤的实时状态，并在发现异常情况时发出警报。
四、声发射技术的优势与挑战声发射技术在风机叶片损伤诊断与监测中具有以下优势：非破坏性、实时性、准确性和可靠性。
声发射的概念
声发射的概念及主要名词解释声发射的概念声发射(Acoustic Emission, 简称AE) 是指材料局部因能量的快速释放而发出瞬态弹性波的现象，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10 13m的微观位错运动到1m量级的地震波。
按传感器的输出可包括数uV到数百mV，不过，多数情况下用高灵敏传感器才能探测到的微弱振动。
用最灵敏的传感器，可探测到约为10 11mm表面振动。
目前日本富士陶瓷株式会社和东京大学先端科学技术研究所合作研发的R-case声发射传感器系统已经可以检测到几微米的微裂纹产生。
无损检测资源网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，需要藉助灵敏的电子仪器才能检测出来。
用仪器探测、记录、分析声发射信号和利用声发射信号推断声发射源的技术称为声发射技术，人们将声发射仪器形象地称为材料的听诊器。
声发射技术，是一种新兴的动态无损检测技术，涉及声发射源、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，基本原理如下图所示：声发射源发出的弹性波，经介质传播到达被检体表面，引起表面的机械振动。
经声发射传感器将表面的瞬态位移转换成电信号。
声发射信号再经放大、处理后，形成其特性参数，并被记录与显示。
最后，经数据的解释，评定出声发射源的特性。
声发射检测的主要目标是：①确定声发射源的部位;②分析声发射源的性质;③确定声发射发生的时间或载荷;④评定声发射源的严重性。
声发射技术的基础原理资料
复合材料中的声发射源
复合材料是由基体材料和分布于整个基体材料中的第2相材料所组成的。根据第2相 材料的不同，复合材料分为3类：扩散增强复合材料、颗粒增强复合材料和纤维增强 复合材料。与常规材料相比，复合材料具有强度高、疲劳性能和抗腐蚀性能好等优 点，而且容易制造出结构较复杂的部件。
1、扩散增强和颗粒增强复合材料的声发射源主要包括：基体开裂和第2相 颗粒和基体的脱开。 2、纤维增强复合材料中的声发射源主要包括以下7类： ①基体开裂 ②纤维和基体的脱开 ③纤维拔出 ④纤维断裂 ⑤纤维松弛 ⑥分层 ⑦摩擦
2 2 2 2 1 2 2
1
}
• 式中括号内第一项是纵波贡献分量，而第二项是横波贡献， 在板中来回反射的波的贡献（第三项之后）在式中略去。
点脉冲加载的源
冲击载荷
TIME
2.0
• 具有一般形状的短脉冲力源f（t），该处的速度响应为纵波 的速度响应与力的变化率成正比，而切变波的速度响应与力 的大小成正比。 • 表面阶跃力源在厚板对面产生的垂直位移。
L
有机玻璃 钢 S
L
声发射的概念
声发射——材料中局域源快速释放能量产生瞬态弹性 波的现象。 (Acoustic Emission, 简称AE) ，也称为 应力波发射。 声发射事件—引起声发射的局部材料变化。 声发射源 ——材料中直接与变形和断裂机制有关的弹 性波发射源。声发射源的实质是指声发射的物理源点 或发生声发射的机制源。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。 其它声发射源 ——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。也称 为二次声发射源。
×¾ ½ Ô Á ¦ Ô ´ ² ú É ú µ Ä ´ ¹ Ö ±» Î Ò Æ 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 0.5 1 1.5 ±ä Ê ¼ (ct/b) 2 2.5 3
声发射基本介绍
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,其中一局部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,--局部通过介质直接传到安放在固体外表的传感器,形成检测信号,还有一局部传到外表后会产生折射,一局部形成折射波返回到材料内部,另一局部那么形成外表波(又称瑞利波),外表波沿着介质的外表传播,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。
其原理如下图图2.1 声发射检测原理Fig.2.l AE detecting schematic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。
如何选用适宜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开展中的难点。
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。
声发射检测的基本原理(2012年)
声发射信号幅度 — 从微观的位错运动到大规 模的宏观断裂，变化范围很大，波长范围从 10-13m的微观位错运动到 1m量级的地震波； 传感器的输出可包括数μv到数百mv。不过多 数声发射信号为只能用高灵敏度传感器才能 探测到的微弱振动。 声发射检测技术 —— 用仪器探测、记录、分 析声发射信号和利用声发射信号推断声发射 源的技术称为声发射技术 。
声发射检测技术
声发射的概念
• 声发射——材料中局域源快速释放能量产生瞬态弹 性波的现象。 (Acoustic Emission, 简称AE) ，也 称为应力波发射。 • 声发射事件—引起声发射的局部材料变化。 • 声发射源 —— 材料中直接与变形和断裂机制有关的 弹性波发射源。声发射源的实质是指声发射的物理 源点或发生声发射的机制源。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。 • 其它声发射源 —— 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。 2 也称为二次声发射源。
声发射技术发展
• 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。 • 我国于1978年在中国无损检测学会成立了声发射专业 委员会，并于1979年在黄山召开了第一届全国声发射 学术会议，近年来已固定每两年召开一次学术会议， 到目前为止已召开了十一届（浙江杭州）。 • 声发射标准：ASME、ASTM、BS、DIN、JIS、EROUP、 CHINESE（GB/T18182-2000）JB/T4730.9。 8
基于声发射技术的混凝土断裂韧性研究
基于声发射技术的混凝土断裂韧性研究一、前言混凝土断裂韧性是混凝土材料力学性能的重要指标之一，也是混凝土结构设计和施工中必须考虑的关键问题之一。
目前，混凝土断裂韧性的研究主要依靠试验方法，然而，试验方法受到许多限制，如试件尺寸、加载方式、试验设备等，难以有效地解决混凝土断裂韧性的研究问题。
因此，有必要采用其他方法来研究混凝土断裂韧性。
声发射技术是一种无损检测技术，可以有效地检测材料中的微小损伤和裂纹。
在混凝土断裂韧性研究中，声发射技术已经被广泛应用。
本文将对基于声发射技术的混凝土断裂韧性研究进行全面的探讨。
二、声发射技术的基本原理声发射技术是一种利用材料中的微小损伤和裂纹产生的声波信号进行检测的技术。
当材料中出现微小损伤和裂纹时，这些损伤和裂纹会产生应力波和剪切波，这些波会以超声速度在材料中传播，并在材料表面或周围的接收器上产生声波信号。
这些声波信号可以被记录下来，并通过分析这些信号的特征参数来确定材料中的损伤和裂纹的性质和位置。
声发射技术的基本原理可以用下图表示：三、声发射技术在混凝土断裂韧性研究中的应用声发射技术在混凝土断裂韧性研究中的应用主要包括以下几个方面。
1. 混凝土断裂韧性的评价混凝土断裂韧性的评价主要包括基于裂纹扩展的方法和基于声发射的方法两种。
基于声发射的方法是一种无损的评价方法，可以有效地检测混凝土中的微小裂纹和损伤。
通过对声发射信号的分析，可以确定混凝土材料的裂纹扩展情况和断裂韧性指标。
2. 混凝土中微裂缝和裂纹的检测混凝土中的微裂缝和裂纹是混凝土断裂韧性的关键因素。
声发射技术可以有效地检测混凝土中的微小裂纹和损伤，这对于混凝土结构的健康监测和维护具有重要意义。
3. 混凝土断裂韧性的研究声发射技术可以在混凝土破坏过程中实时监测声发射信号，从而获取混凝土断裂韧性的相关参数，如断裂韧性指数、断裂起始点、裂纹扩展速度等。
声音的传播与频率
声音的传播与频率声音是一种由物体振动产生的机械波，通过介质传播的能量。
声音的传播与频率密切相关，频率是指声音振动的快慢程度，是声音的基本特征之一。
本文将探讨声音的传播原理以及频率对声音的影响。
一、声音的传播原理声音的传播需要介质的存在，常见的介质有空气、水和固体等。
当物体振动时，会使周围的介质分子发生振动，形成机械波，从而传播声音。
声音的传播过程可以分为三个阶段：振动源、介质和接收器。
1. 振动源：声音的产生源于物体的振动。
当物体振动时，会使周围的空气分子也跟随振动，形成声波。
2. 介质：声音需要介质传播，常见的介质是空气。
当物体振动时，空气分子会受到振动的影响，形成压缩和稀疏的波动，从而传播声音。
3. 接收器：声音传播到接收器时，接收器会感受到声波的振动，将其转化为电信号或其他形式的能量，使我们能够听到声音。
二、频率对声音的影响频率是声音振动的快慢程度，单位是赫兹（Hz）。
频率越高，声音的振动越快，频率越低，声音的振动越慢。
频率对声音有以下几个方面的影响：1. 音调：频率决定了声音的音调高低。
频率越高，声音的音调越高；频率越低，声音的音调越低。
例如，钢琴的高音区域的频率较高，而低音区域的频率较低。
2. 声音的强度：频率对声音的强度也有一定的影响。
一般来说，频率越高，声音的强度越大；频率越低，声音的强度越小。
这是因为高频率的声音振动更快，能量更集中，所以听起来更响亮。
3. 声音的品质：频率还决定了声音的品质。
不同频率的声音听起来有不同的感觉。
例如，高频率的声音听起来尖锐，而低频率的声音听起来低沉。
4. 声音的传播距离：频率对声音的传播距离也有一定的影响。
一般来说，高频率的声音传播距离较短，因为高频率的声波容易被空气吸收；而低频率的声音传播距离较远，因为低频率的声波能够穿透空气。
三、声音的应用声音的传播与频率的特性使其在生活中有着广泛的应用。
1. 通信：声音的传播使得人们可以通过语言进行交流。
电话、对讲机等通信设备利用声音的传播原理，使人们能够远距离交流。
声发射原理及其应用
主要内容
声发射的原理 声发射的应用 声发射设备的使用
振动与声发射
振动测量在设备故障诊断中应用最为广泛。
声发射传感器可以检测到材料表面10-14m的微小振动。
B炉
左 通 道 2H
800 600 400 200 0 -200 -400 -600 -800 1.474 1.476 1.478 1.48 1.482 1.484 1.486 1.488
传感器 储油罐漏油检测
机械设备中的声发射现象
运动副间的接触并发生相对运动而产生声发射
轴承：
滚动体与保持架、内圈、外圈发生摩擦/撞击产生声发射 轴承的润滑不良会产生声发射 轴承受外力作用产生声发射
声发射信号的类型
突发型：在时间上可分离的波形。
连续型：在时间上不可分离的波形。
声发射信号的散点图
声发射的数据分析方法
特征值分析
与振动信号类似，采集声发射波形流
时域波形 5
0
-5
0
0.2
0.4
0.6 s
0.8
1
1.2
1.4
声发射信号的分析难点
声发射与设备的结构、材料、受力有极大关系
应力波的传播存在折射、反射，易使信号发生畸变
应力波的传播存在衰减，易使信号特征减弱
存在多个声发射源同时产生声发射，使信号复杂
每个散点都是一个声发射事件新5高炉上料主皮带轴承检测南传动辊穿带辊西侧轴承5055606570120140160180103测试对象三炼钢ab炉从动侧耳轴轴承结论能有效区分a炉和b炉的运行状态1h1a2h2a特点低速重载非平稳方法幅值频率质心rms特征值分析与振动信号类似采集声发射波形流020406081214510020030040050060070080090000100200300400116频域波形hz5010015020025030035040045050000200400600801006633包络频域波形hz声发射与设备的结构材料受力有极大关系存在多个声发射源同时产生声发射使信号复杂电机减速机1号通道2号通道炼铁厂一制粉1磨电机减速机1号通道2号通道炼铁厂一制粉1磨声发射与振动的异同声发射原理设备的机械运动材料受力释放的应力波原理压电式压电式材料陶瓷普通金属特殊金属锆钛合金频响150khz特征值rms峰值峭度峰值因子事件数振铃计数能量持续时间波形流采集10khz的振动信号采集300khz以上的超声波信号核心
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声发射的基本原理
声发射检测的原理，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振动转换为电信号，然后再被放大、处理和记录。
固体材料中内应力的变化产生声发射信号, 在材料加工、处理和使用过程中有很多因素能引起内应力的变化，如位错运动、孪生、裂纹萌生与扩展、断裂、无扩散型相变、磁畴壁运动、热胀冷缩、外加负荷的变化等等。
人们根据观察到的声发射信号进行分析与推断以了解材料产生声发射的机制。
声发射检测的主要目的是：①确定声发射源的部位；②分析声发射源的性质；③确定声发射发生的时间或载荷；④评定声发射源的严重性。
一般而言，对超标声发射源，要用其它无损检测方法进行局部复检，以精确确定缺陷的性质与大小。
声发射技术的特点
声发射检测方法在许多方面不同于其它常规无损检测方法，其优点主要表现为：
(1) 声发射是一种动态检验方法，声发射探测到的能量来自被测试物体本身，而不是象超声或射线探伤方法一样由无损检测仪器提供；
(2) 声发射检测方法对线性缺陷较为敏感，它能探测到在外加结构应力下这些缺陷的活动情况，稳定的缺陷不产生声发射信号；
(3) 在一次试验过程中，声发射检验能够整体探测和评价整个结构中缺陷的状态；
(4) 可提供缺陷随载荷、时间、温度等外变量而变化的实时或连续信息，因而适用于工业过程在线监控及早期或临近破坏预报；
(5) 由于对被检件的接近要求不高，而适于其它方法难于或不能接近环境下的检测，如高低温、核辐射、易燃、易爆及极毒等环境；
(6) 对于在役压力容器的定期检验，声发射检验方法可以缩短检验的停产时间或者不需要停产；
(7) 对于压力容器的耐压试验，声发射检验方法可以预防由未知不连续缺陷引起系统的灾难性失效和限定系统的最高工作压力；
(8) 由于对构件的几何形状不敏感，而适于检测其它方法受到限制的形状复杂的构件。
由于声发射检测是一种动态检测方法，而且探测的是机械波，因此具有如下的特点：(1) 声发射特性对材料甚为敏感，又易受到机电噪声的干扰，因而，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，还需要特作准备；
(3) 声发射检测目前只能给出声发射源的部位、活性和强度，不能给出声发射源内缺陷的性质和大小，仍需依赖于其它无损检测方法进行复验。
声发射的应用
前人们已将声发射技术广泛应用于许多领域，主要包括以下方面：
声发射检测应用在高压储氢罐检测上(1) 石油化工工业：低温容器、球形容器、柱型容器、高温反应器、塔器、换热器和管线的检测和结构完整性评价，常压贮罐的底部泄漏检测，阀
门的泄漏检测，埋地管道的泄漏检测，腐蚀状态的实事探测，海洋平台的结构完整性监测和海岸管道内部存在砂子的探测。
(2) 电力工业：变压器局部放电的检测，蒸汽管道的检测和连续监测，阀门蒸汽损失的定量测试，高压容器和汽包的检测，蒸汽管线的连续泄漏监测，锅炉泄漏的监测，汽轮机叶片的检测，汽轮机轴承运行状况的监测。
(3) 材料试验：复合材料、增强塑料、陶瓷材料和金属材料等的性能测试，材料的断裂试验，金属和合金材料的疲劳试验及腐蚀监测，高强钢的氢脆监测，材料的摩擦测试, 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：航空器的时效试验，航空器新型材料的进货检验，完整结构或航空器的疲劳试验，机翼蒙皮下的腐蚀探测，飞机起落架的原位监测，发动机叶片和直升机叶片的检测，航空器的在线连续监测，飞机壳体的断裂探测，航空器的验证性试验，直升机齿轮箱变速的过程监测，航天飞机燃料箱和爆炸螺栓的检测，航天火箭发射架结构的验证性试验。
(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、公路和铁路槽车的检测和缺陷定位，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，卡车和火车滚珠轴承和轴颈轴承的状态监测，火车车轮和轴承的断裂探测。
(8) 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，铸造过程监测，Li/MnO2电池的充放电监测，人骨头的摩擦、受力和破坏特性试验，骨关节状况的监测。