声发射原理及其应用

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
声发射特征值的应用（一）
声发射特征值的应用（二）

测试对象
三炼钢A、B炉从动侧耳轴轴承

特点
低速重载 /非平稳 / 非整周期运转

方法
幅值—频率质心— RMS
1H
1A
2A
2H
x 10 4
-3
B
A
A号 炉 B号 炉
RMS

结论
能有效区分A炉和B炉的运行状态
3
2
1
0 180 160 140 55 频率质心 120 50 幅值 60 70 65
前置放大器 声发射采集系统
声发射设备的使用注意事项

传感器安装
①
②
传递路径短、结合面少
试件表面需清洁和平整

耦合剂使用
① ②
不宜涂得过多或过少
耦合层应尽可能薄，表面要充分浸湿
声发射设备的使用注意事项
断铅标定
①
使用直径为0.5mm的HB或2B铅芯与构件表面成
30°夹角，铅芯的伸长量为2.5mm左右，铅芯在 距离传感器30mm内折断，散点的幅值应在95dB 左右。
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
压电式 特殊金属锆钛合金 ≥150KHz 事件数，振铃计数，能量 持续时间 采集≥300KHz以上的超声 波信号
波形流 采集≤10KHz的振动
信号
核心：声发射信号来自故障源本身而非外部，可以得 到有关缺陷的丰富信息，
主要内容

声发射的原理 声发射的应用 声发射设备的使用
声发射设备的使用
声发射传感器
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

PDT（峰值定义时间）：用于定义信号峰值的上升时 间。第一次过门槛后的PDT时间内，信号的最大值即 为整个信号的峰值。 HDT（撞击定义时间）：如果两个超过门槛值之间的 时间必须小于HDT。 HLT（撞击闭锁时间）：如果两个超过门槛值之间的 时间大于HLT，认为是两个撞击信号。HLT值可以避 免信号衰减时的非真实检测及提高数据采集速度。
每个散点都是一个声发射事件
如何对声发射信号分析？
门槛
能量 幅值 RMS 振铃计数
上升时间
持续时间
声发射特征值的应用（一）
新5#高炉上料主皮带轴承检测
穿带辊
增面辊
南传动辊
北传动辊
声发射特征值的应用（一）
北传动西侧轴承
声发射特征值的应用（一）
穿带辊西侧轴承
②
铅芯常常需要折断3~4次。一根铅芯开始的和最后 的几次折断不应作为标准。
总结
声发射是应力波的释放，检测到的也是振动信号
运动副间的接触并发生相对运动而产生声发射 信号采集 特征值分析和波形流分析
学习资料


《声发射检测》 机械工业出版社
其他无损检测类书籍
谢 谢
如何判断产生了一个声发射信号？
声发射检测到的也是一种振动信号
什么是声发射？
声发射（acoustic emission，简称AE）是指材料或结
构受外力或内力作用产生变形或断裂，以应力波形式释 放出应变能的现象。
① 应变能足够强，则人耳可以听到。 ② 许多金属材料的声及射信号强度很弱，人耳不能直
பைடு நூலகம்
接听见，需要藉助灵敏的电子仪器才能检测出来。
AE System
弹性波
如何产生声发射？
塑性变形
结构材料源
相变 亚临界裂纹扩展 压力泄漏 摩擦及磨损 裂纹面闭合与摩擦 撞击
声 发 射 源
其他源
磁畴壁运动 燃烧 沸腾 凝固与熔化 氧化膜、锈皮和熔渣开裂
声发射的应用
起重机主梁裂纹检测
管道裂纹检测
声发射的应用
储 油 罐
油面
传 感 器
腐蚀点
传 感 器 变压器局部放电检测
声发射波形流的应用
炼铁厂一制粉1#磨
电机
1号通道 2号通道
减速机
声发射波形流的应用
炼铁厂一制粉1#磨
电机
1号通道 2号通道
减速机
声发射与振动的异同
振 动 声发射
设备的机械运动 原理 压电式 传 原理 陶瓷\普通金属 感 材料 器 频响 特征值 RMS，峰值，峭度 峰值因子
材料受力释放的应力波