声发射基本介绍

合集下载

声发射知识简要

第1章和第2章

1．什么是声发射

材料或结构受外力或内力作用产生变形或断裂，以弹性波形式快速释放出应变能的现象。

2．什么是声发射检测技术

用仪器检测，分析声发射信号并利用声发射信号推断声发射源的技术称为声发射检测技术。

3．金属材料中的声发射源有哪些

金属塑性变形、断裂、相变、磁效应等。

4．声发射检测方法的特点

（1）动态无损检测方法

（2）几乎不受材料的限制

（3）可以长期，连续监测

（4）易受噪声干扰

（5）对缺陷进行定性分析

5．为什么要用其它无损检测方法对声发射源进行评价？常用的无损检测方法有哪些？

答：声发射技术只能定性评价活动性声源，不能判断缺陷的尺寸和类型（裂纹、未熔合、未焊透、夹渣）。因此，应采用其它无损检测方法对声发射源进行评价，常用的无损检测方法有射线、超声、磁粉、渗透、涡流等。

6．什么是弹性变形和塑性变形？

材料或构件在外力作用下要改变原来的形状，当外力消除后能完全消失的变形叫做弹性变形，消失不了而残留下来的变形叫做残余变形或塑性变形。7．凯塞效应，Kaiser effect

在固定的灵敏度下，材料或构件所加载荷低于先前所受应力水平之前不出现可探测的声发射的现象。

8．费利西蒂效应（Felicity effect）

在固定的灵敏度下，材料或构件所加载荷低于先前所受应力水平的情况下，出现可探测到的声发射的现象。

9．费利西蒂比

费利西蒂效应出现时的应力与先前所加最大应力之比。

10．突发型声发射

定性描述分立声发射事件产生的分立的声发射信号。

11．连续型声发射

定性描述快速声发射事件产生的持续的声发射信号。

声发射

声发射测试技术

摘要：介绍了声发射检测技术原理及其发展历程和现状,综述声发射信号处理的困难、降噪方法、信号分析方法、源定位和在检测中的应用,以及目前我国声发射技术需解决的问题和发展趋势

关键词:声发射技术;信号处理;源定位;安全评定

1声发射发展历程和现状及在矿山中应用

1.2 声发射的发展历程和现状

声发射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。声发射技术属于检测超声技术领域,是一种动态无损伤检测技术,涉及声发射源、波的传播、声电转换、信号处理、数据显示与纪录、解释与评定等方面。

现代声发射技术的开始二十世纪50 年代初Kaiser 在德国所作的研究工作为标志。

声发射技术在20 世纪70 年代初引入我国,希望利用声发射进行断裂力学难点裂纹的开裂点预报和测量研究。20 世纪80 年代初,国内开始尝试将声发射技术用于压力容器检验等工程,但是由于当时声发射仪器性能和信号处理方面的限制,以及缺乏对声发射源性质和声发射信号传输特性等理论知识,声发射技术陷入低谷。20 世纪80 年代中期,从美国PAC 公司引进声发射仪器,使我国声发射技术的研究、应用和仪器技术水平不断提高。20 世纪90 年代至今,随着声发射仪研制国产化程度不断提高,声发射

技术在我国的研究和应用呈快速发展的趋势。

1.2 声发射在矿山工程中的应用

声发射在土木和矿山工程上,利用声发射技术对桥梁、隧道大坝的检测,水泥结构裂纹开裂和扩展的连续监视等。发射技术在边坡工程中的应用,护堤的声发射活动和位移相互之间对应得很好,根据声发射活动和位移的变化趋势来监测护堤的稳定程度。此外,利用声发射凯塞效应量测地应力,从地层中取出岩芯,将岩芯在实验室进行再次加载,根据其声发射时的应力状态推算出地应力,不仅经济有效地进行量测工作,而且还可以简捷方便地获得大量实测数据, 提高测量数据的可靠性。

声发射及其基本原理

影响声发射信号强度的因素
外部因素：试样形状、变形速度、试验温度、环境气氛、载荷历史和加载方式
内部因素：晶体结构、均匀性、组织结构和试样历史等因素
不可逆效应
材料的塑性变形是不可逆的，由塑性变形引起的声发射也是不可逆的。如对试样施加载荷，开始有声发射产生，卸载后二次加载，在第二次载荷未超过第一次加载的最大载荷之前没有声发射，只有当载荷达到这个值时才开始发生声发射，这一现象称为声发射的不可逆效应，也称凯塞效应。不可逆效应是由材料变形和裂纹扩展的不可逆性决定的。如果二次加载的方式或方向与第一次不同，则不可逆效应就不存在。有些材料，如纤维增强复合材料，二次加载时，应力可能重新分布，某些地方有新的变形和裂纹扩展，声发射将会提前出现。
声发射研究的主要方法
参数分析法参数分析法是通过记录和分析声发射信号的特征参数，如幅度、能量、持续时间、振铃计数和事件数等，来分析材料的损伤破坏特性，如损伤程度和部位、破坏机制等。
波形分析法波形分析法是指对声发射信号的波形进行记录和分析，得到信号的频谱及相关函数等，通过分析材料不同阶段和不同机制引起的损伤的频谱特征，可以获得材料的损伤特征。从理论上讲，波形包含了事件的全部信息，波形分析应当能给出任何所需的信息，因而也应是最精确的方法
能量分析法：通常采用测量声发射信号的能量来对连续型声发射信号进行分析，是定量测量声发射信号的主要方法之一。对于突发型声发射信号可以测量每个事件的能量。

声发射培训教材

声发射技术简介及有关标准

国家质检总局锅检中心

第一章概论

1.1 声发射技术概念

声发射技术（AET—Acoustic Emission Technique），是一种新兴的动态无损检测技术，其涉及声发射源、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，基本原理如图1-1所示。

图1-1 声发射技术基本原理

声发射（AE—Acoustic Emission,），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,这种现象叫声发射。在应力作用下，材料变形与裂纹扩展，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，通常称为传统意义上或典型的声发射源。另外，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，称为其它或二次声发射源。

声发射波的频率范围很宽，从次声频、声频直到超声频，可包括数Hz到数MHz；其幅度从微观的位错运动到大规模宏观断裂在很大的范围内变化；按传感器的输出可包括数μV到数百mV。不过，大多数为只是使用高灵敏的传感器（Sensor）或称探头，才能探测到的微弱振动。目前，用最灵敏的传感器，可探测到约为10-11mm表面振动。

声发射源发出的弹性波，经介质传播到达被检物体的表面，引起表面的机械振动。经耦合在被测物体表面的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。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，以准确确定缺陷的性质与大小。

声发射检测原理

3、衰减
衰减就是信号的幅值随着离开声源距离的增加而减小。衰减控制了声源距离的可检测性。因此, 对于声发射检验来说它是确定传感器间距的关键因素。
传播衰减的大小，关系到每个传感器可检测的距离范围，在源定位中成为确定传感器间距或工作频率的关键因素。为了减少衰减的影响而常采取的措施包括降低传感器的频率或减小传感器间距。
声发射检测原理
一、声发射技术
材料中局域源快速释放能量产生瞬态弹性波的现象称为声发射(AE),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强度很弱，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。
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பைடு நூலகம்重性。
二、声发射的应用
目前声发射技术作为一种成熟的无损检测方法, 已被广泛应用于许多领域，主要包括以下方面:
（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、管道和阀门的检测和泄漏监测，汽轮机叶片的检测，汽轮机轴承运行状况的监测，变压器局部放电的检测。（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。

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）。

声发射知识简要

第1章和第2章

1．什么是声发射

材料或结构受外力或内力作用产生变形或断裂，以弹性波形式快速释放出应变能的现象。

2．什么是声发射检测技术

用仪器检测，分析声发射信号并利用声发射信号推断声发射源的技术称为声发射检测技术。

3．金属材料中的声发射源有哪些

金属塑性变形、断裂、相变、磁效应等。

4．声发射检测方法的特点

（1）动态无损检测方法

（2）几乎不受材料的限制

（3）可以长期，连续监测

（4）易受噪声干扰

（5）对缺陷进行定性分析

5．为什么要用其它无损检测方法对声发射源进行评价？常用的无损检测方法有哪些？

6．什么是弹性变形和塑性变形？

在固定的灵敏度下，材料或构件所加载荷低于先前所受应力水平之前不出现可探测的声发射的现象。

8．费利西蒂效应（Felicity effect）

在固定的灵敏度下，材料或构件所加载荷低于先前所受应力水平的情况下，出现可探测到的声发射的现象。

9．费利西蒂比

费利西蒂效应出现时的应力与先前所加最大应力之比。

10．突发型声发射

定性描述分立声发射事件产生的分立的声发射信号。

11．连续型声发射

定性描述快速声发射事件产生的持续的声发射信号。

声发射检测原理

声发射检测是一种无损检测方法，广泛应用于钢结构、物化设备等领域，用于

评估材料或结构的完整性和稳定性。在这篇文章中，我们将介绍声发射检测的原理以及如何应用该方法检测材料或结构的缺陷。

声发射检测原理

声发射是指在材料或结构受到外部负荷的作用下，产生局部应力达到材料的应

力临界值时，在材料内部或表面产生的声波信号。这些声波可以通过传感器捕捉到，用于检测材料或结构的完整性和稳定性。

声发射检测最重要的原理是利用声波传播的特性来识别材料或结构中存在的缺陷。当材料或结构受到外部作用时，缺陷处的应力集中会引起局部弹性形变。如果这种形变足够大，它将达到材料的临界值并导致裂纹的扩展。此时，声波会从缺陷处传播到材料的表面并通过传感器捕获到。这些传感器可以将声波转换为电信号并将其传输到信号处理系统进行分析和识别。

声发射检测应用

声发射检测在材料和结构领域的应用非常广泛。它可以评估材料和结构中缺陷

的数量、位置、大小和形态。以下是一些常见的应用场景：

管道监测

声发射检测可以用于检测管道系统中的裂纹和漏洞。在管道上设置传感器，当

管道受到外部负荷时，如果存在裂纹或漏洞，声波将通过传感器传播到信号处理器中，由此可以确定管道中的缺陷位置、大小和形态。

钢结构监测

声发射检测可以用于验证大型钢结构的完整性和稳定性。在钢结构上设置传感器，当该结构受到外部负荷时，声波将通过传感器传播到信号处理器中，并可以识别出结构中的缺陷或损伤。

桥梁监测

声发射检测可以用于检测桥梁的裂纹和损伤。在桥梁上设置传感器，当桥梁受

到外部负荷时，如果存在裂纹或损伤，声波将通过传感器传播到信号处理器中，从而可以检测出桥梁中的缺陷位置、大小和形态。

声发射基本介绍

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.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。

声发射检测技术原理

1 声发射检测技术

声发射检测技术是一种用于检测机械设备中微小振动、声发射的

非接触式的无损检测技术，是综合应用声学、声电子、数据处理等多

学科领域的技术，可以检测被检机械设备的噪声信息和机械振动信息，隐含着某种机械故障信息，经数据分析处理后，可以准确同时预测出

机械设备故障的发生及严重程度、故障类型及损伤部位。

2 声发射检测技术原理

当机械设备受力失衡或磨损时，会产生微小振动，这些振动信号

隐含有机械设备故障的信号，而声发射技术就是检测这些微小振动信号，从而获取机械设备故障的信息。

声发射检测技术一般分为三个步骤：首先，通过传感器将环境噪

声及机械设备的振动信号采集成电信号；其次，通过数据处理后，将

获得的信号分解成许多振动频率模式，即频谱图，然后在频谱图中分

析振动模式；最后，通过分析结果，可以判断机械设备的故障类型或

损伤部位。

3 声发射检测技术的优势

声发射检测技术最大的优势是非接触式，可以在机械设备正常工

作中进行无损检测、及早发现机械故障，并可以准确预测出机械设备

故障的发生及严重程度、故障类型及损伤部位，避免了台位检测时需

要拆开机械设备的必要性–造成的浪费。此外，声发射检测技术可提供的数据量大、可以长期应用于监测，具有重用性、可复制性和灵活性，可大大提高维修和维护检测的效率与精度。

总之，声发射技术是一种新兴的检测技术，由于不仅针对机械设备具有强大的检测深度以及无损检测功能，在工业和航空领域已开始被广泛采用，其优势无疑将会在维护保养领域发挥出越来越重要的作用。

耳声发射的原理及应用

1. 耳声发射的原理

耳声发射（Ear Echo Sound Transmission，EEST）是一种利用声音在耳朵外部

和内部之间的传播特性，通过控制声音的频率和振幅，实现在人耳中发出听觉感知声音的技术。其原理包括以下几个方面：

1.1 声波传播

耳朵是接收声音的重要器官，它由外耳、中耳和内耳组成。声音首先通过外耳

进入耳道，抵达鼓膜。然后，鼓膜振动将声波传递给中耳的三个小骨头（锤骨、砧骨和镫骨），最终到达内耳的耳蜗。耳蜗中的听毛细胞将声能转化为电信号，通过听神经传递到大脑，形成我们的听觉感知。

1.2 声波控制

通过调节声音的频率和振幅，可以实现对耳声发射的控制。频率决定了发出声

音的音调高低，振幅则决定了声音的音量大小。通过对这两个参数进行调整，可以模拟各种不同的声音，从而实现耳声发射的原理。

1.3 脑-耳联系

耳声发射技术依赖于脑-耳联系的神经连接。通过刺激大脑的听觉区域，可以产生听觉感知，即使没有外部声音的刺激。

2. 耳声发射的应用

耳声发射技术在多个领域都有广泛的应用。以下列举了几个常见的应用场景：

2.1 无线通信

耳声发射技术可以用作一种隐蔽的无线通信方式。通过调整声音的频率和振幅，信息可以以声音的形式传递给特定的接收者。由于声音在空气中传播的特性，这种通信方式在一定的距离内具有一定的保密性和抗干扰性。

2.2 耳语系统

耳声发射技术在军事和安全领域的耳语系统中得到广泛应用。耳语系统利用耳

朵的传声效应，将语音信号直接传递给特定的接收者的耳朵，无需利用空气中的声音传播。这种系统可以在噪音环境中提供更清晰和隐蔽的通信方式。

0声发射原理及优缺点

一、声发射原理简介

声发射检测原理是通过材料在外界因素作用下产生声发射信号，通过声发射传感器与被测材料耦合连接，利用传感器中的压电效应将弹性波信号转化为电压信号，然后通过声发射仪器的放大传输和处理，通过显示系统将声发射参数和波形进行显示，从而获取材料内部的损伤和缺陷情况。如果需要对损伤进行定位，则需通过多个通道进行过检测，通过不同传感器测得信号的时间差，建立定位模型对声发射源进行定位。

声发射损伤信号多由裂纹产生和扩展形成，材料裂纹与受载造成的形变有关，但材料产生裂纹损伤时就会释放弹性波，从而可以被声发射仪器检测到。裂纹的形成、扩展和断裂过程都伴随着大量的声发射信号产生。

二、声发射技术的优缺点

声发射技术具有超声检测等一般无损检测方法不具有的优点，主要为以下几点：

（1）声发射是一种被动的无损检测技术，不像超声检测那样需要提供外部的检测仪器信号，其采集到的信号来源于材料本身；

（2）适用于实时的损伤检测，可探测到外加应力时材料的损伤变化，如可以将材料中裂纹扩展的过程通过声发射信号参数进行描述，并且与材料所受载荷、温度和时间等参数协同分析，非常适用于工业设备的实时监测和材料的实时损伤预警等情况；

（3）通过多个声发射传感器的布置，可以对损伤进行定位，相比其他无损检测技术，更加灵活便携，效率更高；

（4）对环境的要求不高，可以在恶劣条件下实时监测，如高温、辐射、有毒环境等；

（5）由于体积小巧，通过耦合剂即可布置在各种形状的被测物上，具有更高的适用性；

虽然声发射技术具有众多优点，但也存在一些局限性：

（1）声发射技术对检测对象的材料性质非常敏感，同时受到外界各种因素的影响，如果检测对象组分较复杂，且所处外加条件较多，检测到的声发射信号就会与平时有较大差别，此时需要丰富的现场检测经验和信号数据库进行比对；

声发射技术.ppt

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。
什么是声发射技术？
用仪器探测、记录、分析声发射信号和利用声射信号推断声发射源的技术称为声发射技术。人们将声发射形象地称为材料的诊听器。
4
声发射信号的特点
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；动力学（位移幅度）范围：变化很大，金属材料从1013m的微观位错运动到109m的断裂，而岩石断裂产生的地震波可达1m的量级；声发射信号的发射率：变化无常，所以目前人为地将声发射信号分为突发型和连续型发射。
声发射技术
主要内容：
1 声发射技术概述 2 声发射检测技术基础 3 检测设备与信号处理 4 压力容器声发射检测技术
2
1 概述
声发射的概念声发射技术发展史概述声发射检测基本原理声发射的特点主要的应用领域
3
声发射的概念
什么是声发射？
材料中局域源快速释放能量产生瞬态弹性波的现象称为声发射（Acoustic Emission，简称AE），有时也称为应力波发射。

声发射检测的基本原理ppt课件

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）。
8
3 声发射检测的的主要目的
• 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。
• GB/T18182：检测由金属压力容器压力管道的器壁、焊缝、装配的零部件等表面和内部产生的声发射源，并确定声发射源的部位及划分综合等级。
• (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。
12
5 声发射检测方法和其它常规无损检测方法
声发射检测方法
的特点对比
其它常规无损检测方法
缺陷的增长／活动
缺陷的存在
与作用应力有关

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：

声发射技术的基础原理资料

纤维增强复合材料中的声发射源
其它声发射源 ①流体介质的泄漏 ②氧化物或氧化层的开裂 ③夹渣开裂 ④摩擦源 ⑤液化和固化 ⑥元件松动、间歇接触 ⑦流体和非固体 ⑧裂纹闭合这是在声发射检测过程中有可能经常遇到的。
第五节波的传播
• 波——就是材料质点离开平衡位置的运动（振动）在材料中的传播。 • 纵波（压缩波）——质点的振动方向与波的传播方向平行，可在固体、液体、气体介质中传播。
裂纹周围的应力场分布图
第三节材料弹性和塑性变形
•
•
• • • • • •
临界裂纹——是指达到这一点后，裂纹将很快地前进扩展，并且迅速地使部件断裂。断裂韧性——材料抵抗断裂的能力。用KIc来衡量材料的断裂韧性。裂纹尖端附近应力场的强度通过“应力强度因子”K来描述，K值与作用在部件上的载荷和裂纹的大小有关。K的临界值就是用于裂纹张开的力，在这个力的作用下裂纹将很快扩展，同时部件将立刻断裂。用KIc来表示K的临界值。亚临界裂纹——就是发生在临界裂纹发生以前的裂纹。 “亚临界”裂纹扩展——就是发生在裂纹临界扩展发生以前的扩展。能引起亚临界裂纹扩展的条件下如下： a) 不断上升的载荷作用 b) 疲劳（循环或重复载荷） c) 应力腐蚀开裂 d) 氢脆开裂
第二节材料力学
• 应力——材料单位面积上所受的作用力。物体内的应力称为应力场。应力的单位：Kg/cm2 和 Mpa。与压强的单位相同。 • 应力的种类——拉应力、压应力和剪切应力。根据物体的结构和加载方式的不同，物体内出现的应力状态也不同，分别有拉应力、压应力和剪切应力。实际物体结构中的应力要复杂得多，通常是这三种应力的组合。