声发射原理及其应用
声发射技术的原理及其应用
声发射技术的原理及其应用1. 引言声发射技术是一种非破坏性检测方法，广泛应用于工程结构、材料以及地下管线等领域。
本文将介绍声发射技术的原理及其在各领域中的应用。
2. 声发射技术的原理声发射技术是通过检测材料或结构在负载下释放的声音信号来评估它们的状态和可靠性。
其原理可简述如下：•声发射源：当结构或材料发生变形或损伤时，会释放大量的弹性能量。
这些释放的能量以形式各异的声波传播出来，形成声发射信号。
声发射源可以是材料的微小裂纹、构件的变形或断裂等。
•传感器：声发射技术通常使用传感器来接收由声发射源发出的声波信号。
传感器可以是压电传感器、麦克风或加速度计等。
•数据采集：传感器将接收到的声波信号转换为电信号，并通过数据采集系统进行记录和处理。
采集到的数据可以用于进一步的分析和评估。
•分析和评估：通过对采集到的声发射信号进行分析和评估，可以确定结构或材料的状态、位置和类型等信息。
常用的分析方法包括时间域分析、频域分析和能量分析等。
3. 声发射技术的应用声发射技术在各个领域都有广泛的应用，下面将介绍其中一些主要应用。
3.1 工程结构监测声发射技术可以用于工程结构的监测和评估，例如：•桥梁：声发射技术可用于检测桥梁中的裂缝、腐蚀和变形等问题，帮助工程师及时采取维修措施，确保桥梁的安全性。
•建筑物：声发射技术可用于监测建筑物中的结构损伤，例如裂缝、脱落和变形等，以保证建筑物的结构完整性。
•输电线路：声发射技术可以感知输电线路的杆塔和绝缘子的电弧放电，提前发现线路的故障和潜在故障。
3.2 材料缺陷检测声发射技术可以用于材料缺陷的检测和评估，例如：•金属材料：声发射技术可用于检测金属材料中的裂纹、腐蚀和疲劳等问题，对于工业生产中的质量控制和安全评估非常重要。
•复合材料：声发射技术可以检测复合材料中的纤维断裂、层间剥离和断裂等问题，用于评估材料的可靠性和耐久性。
3.3 地下管线检测声发射技术可以用于地下管线的检测和监测，例如：•燃气管线：声发射技术可以用于监测燃气管线中的泄漏，通过分析声发射信号的频率和能量等特征，可以定位管线泄漏的位置。
声发射技术的基础原理PPT课件
复合材料的声发射检测
总结词
复合材料的声发射检测是评估复合材料结构完整性和性能的重要手段。
详细描述
复合材料由多种材料组成，其结构复杂，传统的无损检测方法难以有效评估其完整性。声发射技术能够检测复合 材料在受力过程中产生的声波信号，通过分析这些信号可以判断复合材料的损伤程度、界面脱粘等缺陷，为复合 材料的安全使用提供保障。
近年来，随着计算机技术和数字信号处理技术的进步，声发射技术得到了进一步的 发展和完善，提高了其检测精度和可靠性。
声发射技术的应用领域
航空航天
声发射技术用于检测飞机和航 天器的关键部件，如发动机、 机身和机翼等，以确保其安全
可靠。
石油化工
声发射技术用于检测石油和化 工管道、压力容器等设备的裂 纹和缺陷，提高设备的安全性 能。
声发射信号的预处理
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去噪
去除声发射信号中的噪声， 提高信号的信噪比。
滤波
根据需要将信号中的特定 频率成分进行提取或滤除。
放大
将微弱的声发射信号进行 放大，以便后续处理和分 析。
声发射信号的特征提取
时域特征
提取信号的幅度、持续时 间、上升时间等时域参数。
频域特征
对信号进行频谱分析，提 取频率、带宽等频域参数。
等，这些成果为声发射技术的应用提供 了重要的技术支持。
声发射技术的发展趋势与未来展望
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随着科技的不断发展， 声发射技术也在不断进 步和完善。未来，声发 射技术将朝着高精度、 高可靠性和智能化的方 向发展。
在高精度方面，通过改 进信号处理技术和算法， 提高声发射检测的分辨 率和准确性，实现对微 小缺陷和损伤的准确检 测。
声发射检测技术的原理及应用
鄣
ρ 鄣
鄣 鄣 鄣 鄣
鄣2η
2
鄣t
=（λ+μ）鄣鄣Y
+μ
2η
鄣
鄣 鄣
2
鄣 ζ 鄣
ρ 鄣
2
鄣 鄣
鄣t
=（λ+μ）鄣鄣Z
+μ
2ζ
（1） （2） （3）
图 ４ 声发射检测基本原理示意图
图 ５ 典型裂纹声发射频谱图
式中：Δ=εxx+εyy+εzz
2
=
鄣 鄣X2
+
鄣 鄣Y2
+
鄣 鄣Z2
（4） （5）
可以得出固体弹性介质中两种不同类型波的波动方程。首
声发射检测技术是一种动态无损检测方法，它可以对检测 对象进行实时监测，且检测灵敏度高。此外，几乎所有材料都具 有声发射特性，所以声发射检测不受材料限制，且不受检测对 象的尺寸、几何形状、工作环境等因素的影响。
述声发射信号的大小可判断是否有裂纹产生、是否有泄漏，并 获知泄漏程度。
（2）旋转和往复运动机械。特别是高速旋转机械，由于运 行过程中不平衡、不对中、热弯曲等，会发生转子碰磨，此时金 属内部晶格将发生滑移或重新排列，这个过程中能量的变化以 弹性波的形式释放出来，即产生了声发射信号。 3.2 声发射信号的处理
图 ３ 检测系统构成示意图
50
在预期产生缺陷的部位放置声发射传感器ae源产生声发射信号通过耦合界面传到ae传感器ae传感器采集包含ae源的状态信息的ae信号通过放大滤波器等对采集的ae信号进行放大滤波转换等处理并将转换后的ae信号传输到信号采集处理系统对采集的信号进行比对及特征分析通过外端显示设备输出
2010 年 3 月 第 3 期（总第 136 期）
声发射技术的应用原理
声发射技术的应用原理概述声发射技术是一种利用声波信号进行数据传输的技术。
该技术通过发射特定频率和振幅的声波，以达到传输数据的目的。
本文将介绍声发射技术的应用原理及其相关应用领域。
应用原理声发射技术的应用原理基于声波的特性。
通过在特定环境中产生声波并监听其传播过程中的变化，我们可以得到有关环境的信息。
声发射技术的应用原理主要包括以下两个方面：1.声波特性分析：–声波传播速度：不同介质中声波的传播速度不同，通过测量声波在不同介质中的传播速度可以获得有关介质的信息。
–声波衰减：声波在传播过程中会受到衰减，通过测量声波的衰减情况可以了解介质的特性。
–声波反射：声波在遇到障碍物时会发生反射，通过测量反射的声波可以了解障碍物的位置和形状。
–声波干扰：声波传播过程中可能会受到其他声源的干扰，通过分析干扰的声波可以了解干扰源的位置。
2.数据传输：–通过改变声波的频率、幅度等参数来表示不同的数据。
–接收端通过解码接收到的声波信号，将其转换为对应的数据。
应用领域声发射技术在许多领域中得到了广泛应用，下面列举了几个典型的应用领域：1.石油勘探：–利用声发射技术可以测量地下岩层中的声波传播速度，以分析岩层的密度、孔隙度等参数，从而判断地下是否存在油气资源。
–声发射技术还可用于检测地震活动，及时预警地震灾害并进行防护措施。
2.建筑结构健康监测：–利用声发射技术可以监测建筑结构中的裂纹、腐蚀等缺陷，提前预警潜在安全隐患。
–声发射技术还可用于检测建筑物中的渗漏问题，为修缮提供指导。
3.铁路轨道检测：–利用声发射技术可以检测铁轨的裂纹、疲劳等问题，及早修补和维护轨道，确保列车行驶的安全。
–声发射技术还可用于检测列车车轮的磨损情况，合理规划车轮的更换周期。
4.航空航天：–在航天器发射升空过程中，声发射技术可用于监测发射载具的结构健康情况，确保发射过程安全可靠。
–在航空器飞行过程中，声发射技术可用于监测发动机的工作状态，发现异常情况及时修复。
声发射监测技术
机械设备故障诊断讲稿＿＿声发射监测技术声发射技术是根据结构内部发出的应力波来判断结构内部损伤程度的一种动态无损检测技术。
由于该方法能连续监视结构内部损伤的全过程，因此得到了广泛应用。
一、声发射监测的基本原理在日常生活中，人们会注意到，折断竹杆可以听到噼啦的断裂声，打碎玻璃可以听到清脆的破碎声，水开时可以听到对流声，这些都是人耳可觉查到的声发射现象。
通常，人们把物体在状态改变时自动发出声音的现象称为声发射。
其实质是物体受到外力或内力作用产生变形或断裂时，就以弹性波形式释放能量的一种现象。
由于声发射提供丁材料状态变化的有关信息，所以可用于设备的状态监测和故障诊断。
声发射源往往是材料损坏的发源地。
由于声发射源的活动常在材料破坏之前很早就会出现，因此，可根据材料的微观变形和开裂以及裂纹的发生和发展过程所产生声发射的特点及强度来推知声发射源目前的状态(存在、位置、严重程度)，而且可知道它形成的历史，并预测其发展趋势。
这就是声发射监测的基本原理。
二、声发射监测具有以下持点：(1)声发射监测可以获得有关缺陷的动态信息。
结构或部件在受力情况下，利用声发射进行监测，可以知道缺陷的产生、运动及发展状态，并根据缺陷的严重程度进行实时报警。
而超声波探伤，只能检测过去的状态，属于静态情况下的探伤。
(2)声发射监测不受材料位置的限制。
材料的任何部位只要有声发射，就可以进行检测并确定声源的位置。
(3)声发射监测只接收由材料本身所发射的超声波；而超声波监测必须把超声波发射到材料中，并接收从缺陷反射回来的超声波。
(4)灵敏度高。
结构缺陷在萌生之初就有声发射现象；而超声波、x射线等方法必须在缺陷发展到一定程度之后才能检测到。
(5)不受材料限制。
因为声发射现象普遍存在于金属、塑料、陶瓷、木材、混凝土及复合材料等物体中，因此得到广泛应用。
由于声发射具有以上特点，因此得到了科学家和工程技术人员的重视。
美国在l 964年就研制成功一套实用的声发射监测系统，并用于火箭发动机壳体水压试验的监测。
耳声发射的的原理及其应用
耳声发射的的原理及其应用1. 耳声发射的原理耳声发射，又被称为耳语扩音技术，是一种利用电声传输技术实现的语音传输方式。
其原理是通过一个麦克风将讲话人的声音转化成电信号，然后通过无线电传输到听者的耳机或听筒中。
下面将介绍耳声发射的具体原理。
1.1 麦克风采集声音信号耳声发射的第一步是通过麦克风采集讲话人的声音信号。
麦克风具有灵敏的振动膜，当声音波动作用于振动膜上时，振动膜会按照声音的频率和振幅变化，进而将声音转化为电信号。
1.2 信号放大和调整经过麦克风采集的声音信号比较微弱，需要经过放大和调整处理。
放大可以提高信号的幅度，使其适合传输和扩音。
调整可以对声音信号的频率和音量进行调控，使其更适合听者的需求。
1.3 信号传输经过放大和调整后的声音信号通过无线电信号传输到听者的耳机或听筒中。
这一过程涉及到无线电频率调谐、调制解调等技术，保证声音信号的稳定传输。
1.4 接收和转化听者的耳机或听筒接收到经过无线电传输的声音信号后，将其中的电信号转化为声音信号。
耳机或听筒中的扬声器和振膜会将电信号按照一定的规律震动和振动，最终将其转化为听者可感知的声音信号。
2. 耳声发射的应用耳声发射作为一种特殊的语音传播技术，在不同领域有着广泛的应用。
下面列举几个常见的应用场景。
2.1 会议和演讲在大规模会议或演讲现场，耳声发射技术可以用于将讲话人的声音传播到听众中。
听众只需佩戴耳机或听筒，就可以听到清晰、准确的声音，避免了因现场距离或环境噪音等原因导致的声音传播不畅的问题。
2.2 导览和旅游耳声发射技术也被广泛应用于导览和旅游领域。
游客可以佩戴导览器或听筒，通过无线电信号接收到导游的讲解声音。
这样可以保证游客在游览过程中听到清晰、连贯的解说，提高旅游的质量和体验。
2.3 教育和培训在教育和培训领域，耳声发射技术可以提供个性化的学习环境。
学生可以通过佩戴耳机或听筒来接收老师的授课内容，避免了因课堂噪音、空间限制等因素对学习效果的影响。
声发射传感器原理、使用、型号分类、校准大全
声发射传感器全介绍/目录声发射概述声发射传感器基础常用型号介绍声发射传感器使用其他问题压电陶瓷在受力产生变形时，其表面出现电荷，这种现象称为压电效应。
常用声发射传感器的工作原理，就是基于晶体元件的压电效应，将声发射波引起的被检件表面振动转换为电压信号，送入信号处理器，完成信号处理过程。
声发射传感器作为接收信号的敏感元件，在声发射系统中起到一个至关重要的桥梁作用。
传感器的谐振频率、本体噪音、温度稳定性、多传感器一致性等都会对信号的采集有着影响。
●谐振式声发射传感器一般由壳体、耦合面、压电元件、连接导线及接线端子组成；宽带型加入阻尼材料抑制部分谐振；内置放大型加入一个前置放大器；差动型有两压电元件组成；●将压电元件的负电极面用导电胶粘贴在底座上，另一面焊出一根很细的引线与高频插座的芯线连接，外壳接地；差动型采用对称的两压电元件，通过差分放大器消除共模信号；●压电元件通常采用锆钛酸铅陶瓷晶片，起到声电转换作用；耦合面起到绝缘和保护压电陶瓷的作用；金属外壳对电磁干扰起屏蔽作用；谐振式传感器宽带型传感器前置放大传感器差动型传感器常规类型声发射传感器定制声发射传感器差分型声发射传感器内置前放型声发射传感器小型声发射传感器超小型声发射传感器宽带型声发射传感器120dB高灵敏度声发射传感器空气耦合传感器高温、低温传感器防水绝缘型声发射传感器校准用可溯源声发射传感器传感器的选择应根据使用场景和被检测声发射信号来确定。
首先是了解检测声发射的频率范围和幅度范围，然后选择对有效声发射信号灵敏的传感器。
常用频率推荐：金属检测100-300kHz ，推荐型号AE144S/PXR15岩石/混凝土检测30-60kHz ，推荐型号AE503S/PXR04复合材料检测300kHz 以上，推荐型号AE304S/PXR30 局放检测，推荐型号AE503D 差动型声发射传感器确定尺寸、温度等必要条件用宽带型传感器测得信号频率段选用相对频率的谐振式传感器选型步骤A B C声发射传感器常见参数谐振频率：传感器对外部信号发生共振现象时的信号频率，传感器对该点的频率最灵敏。
基于声发射技术的材料疲劳损伤监测
基于声发射技术的材料疲劳损伤监测声发射技术是一种常用于材料疲劳损伤监测的非破坏性测试方法。
它通过监测材料在加载过程中产生的声波信号来评估材料的疲劳破坏状态。
本文将介绍声发射技术的工作原理、应用范围以及未来的发展趋势。
一、工作原理声发射技术基于声波在材料中的传播特性进行研究。
当材料受到外部力加载时，内部的微小裂纹或缺陷将会产生应力集中，最终导致疲劳破坏。
在这个过程中，材料会释放出各种频率和幅度的声波信号。
声发射技术通过检测、记录和分析这些声波信号，以了解材料在加载中出现的疲劳损伤。
二、应用范围声发射技术广泛应用于不同类型材料的疲劳损伤监测，并被用于多个领域，如工程结构、航空航天、能源领域等。
2.1 工程结构工程结构是声发射技术应用的一个重要领域。
在桥梁、建筑物等大型结构中，声发射技术可以用于监测结构受到的负载和疲劳破坏情况。
通过实时监测声发射信号，结构的安全性和使用寿命可以得到评估和预测。
2.2 航空航天航空航天领域对于材料的疲劳损伤监测要求极高，因为任何小的疲劳破坏都可能会导致灾难性后果。
声发射技术可以帮助航空航天工程师监测材料的疲劳寿命，预测结构的性能变化，并根据监测结果进行修复和维护。
2.3 能源领域能源领域也是声发射技术的重要应用领域之一。
例如，在核电站中，材料的疲劳损伤监测对于保障设施的运行安全至关重要。
声发射技术可以监测关键设备中的裂纹和缺陷，及时发现潜在的问题，并采取措施进行修复和保养。
三、发展趋势随着科学技术的发展，声发射技术在材料疲劳损伤监测中的应用将会得到进一步提升。
以下是未来该技术发展的一些趋势：3.1 算法和分析方法的改进为了提高声发射技术的准确性和可靠性，研究人员将会不断改进算法和分析方法。
利用机器学习和人工智能等技术，可以更准确地判断材料疲劳破坏的位置和程度。
3.2 多传感器系统的应用多传感器系统可以提供更全面的监测和检测能力。
未来，声发射技术可能会与其他传感器技术相融合，形成更强大的监测系统。
声发射实验原理和仪器介绍(全文)
声发射实验原理和仪器介绍1、实验原理固体介质中传播的声发射信号含有声发射源的特征信息，要利用这些信息反映材料特性或缺陷进展状态，就要在固体表面接收这种声发射信号。
接收、处理、分析和显示声发射信号便是对声发射信号的处理过程。
固体材料内部缺陷的发生和扩展，以弹性波的形式释放能量，并向四周传播，缺陷便成为声发射源。
为了在固体材料表面某一范围测量出缺陷的位置，可以将几个压电换能器按一定的几何关系放置在固定点上，组成换能器阵（或称阵列），测定声源发射的声波传播到各个换能器的相对时差。
将这些相对时差代入满足该阵几何关系的一组方程求解，便可以得到缺陷的位置坐标。
在实际操作中，通常有以下几种定位方法：1）直线定位法。
2）归一化正方阵定位法。
3）平面正方形定位法。
4）平面正三角形定位法。
5）任意平面三角形定位法。
6）球面三角形定位法。
7）区域定位法。
在实际操作中，我们常常采纳直线定位法。
下面我们将简单介绍直线定位法。
直线定位法就是在一唯空间中确定声发射源的位置坐标，亦称线定法。
线定位是声源定位中最简单的方法，多用于焊缝缺陷和裂纹的定位。
在一唯空间放置两个换能器，它们所确定的源位置必须在两个换能器的连接直线或弧线上。
如下图1所示，取坐标原点为两换能器之间连接直线的中点，取12的方向为正方向。
如换能器1首先接收到声发射信号，时差计数器所计的数值取负号；反之，换能器2首先接收到声发射信号，时差计数值取正号。
2、实验仪器介绍声发射信号是前沿时间只有几十到几百毫微秒、重复频率高的瞬变随机波信号。
局部瞬变产生的声发射波在试样表面的垂直位移约为10-7～～10-14米，频率分布在次声到超声频率范围（几千赫兹到几十赫兹）。
目前的声发射仪器大体上可分为两个基本类型，即单通道声发射检测仪和多通道声发射源定位和分析系统。
单通道声发射检测仪一般采纳一体结构，也可以采纳组件组合结构。
它由换能器、前置放大器、衰减器、主放大器、门槛电路、声发射率计数器、总数计数器以及数模转换器组成。
声发射原理的应用
声发射原理的应用声发射原理简介声发射原理是指声音在空气或其他介质中传播的过程。
声音是由物体振动产生的机械波，通过振动传递给周围的空气分子或其他介质分子，以波动的形式传播。
声音的传播速度取决于介质的性质，一般在空气中的传播速度为约343米/秒。
声发射原理的应用声发射原理在现实生活中有着广泛的应用，以下是几个常见的应用例子：1. 声波通信声波可以通过空气传播，因此在无线通信方面有着重要的应用。
例如，在海洋中，声波的传播速度要比无线电波的传播速度快得多。
因此，在海洋中，声波常常被用于声纳和水声通信。
声纳是一种利用水中声波传播的技术，可以用于探测水下的物体，如鱼群、潜艇等。
此外，声波还可用于水下通信，如水下电话、水下传输数据等。
2. 声音放大器声发射原理也被广泛应用于音响设备中。
声音放大器是一种将音频信号增强并输出到扬声器的设备，它利用声发射原理中的声波传播过程，将微弱的音频信号放大成可以听到的声音。
一般的音响设备由音频源、音频功放和扬声器组成，其中音频功放起到放大信号的作用。
通过声波传播，音响设备可以使音乐、对话等声音传达到听众的耳朵中。
3. 声波清洗器声波清洗器是利用声发射原理进行清洁的设备。
它通过声波的振荡和压缩，产生局部高压和低压，从而实现对物体表面的清洗。
声波清洗器广泛应用于家庭和工业清洁，如清洗眼镜、餐具、机械零件等。
通过超声波的振动作用，声波清洗器可以有效去除物体表面的污垢和细菌。
4. 声波测距仪声波测距仪是一种利用声波传播延迟时间来测量距离的设备。
它通过发送声波信号，测量声波从发射器发出到接收器接收到的时间差，进而计算出距离。
声波测距仪在工程测量、地质勘探等领域有着重要的应用。
例如，当工程师需要测量一个建筑物或地下隧道的长度时，可以使用声波测距仪来实现非接触测量。
5. 声波成像声发射原理还可以用于声波成像，这在医学领域中有着广泛的应用。
声波成像技术是一种无创性的检查方法，可以用来观察人体内部的结构和器官。
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。
声发射检测原理
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。
航空航天元器件监测声发射检测可以用于检测航空航天元器件中的裂纹和损伤。
在元器件上设置传感器，当元器件受到外部负荷时，声波将通过传感器传播到信号处理器中，并可以识别出元器件中的缺陷或损伤。
小结声发射检测是一种无损检测方法，通过利用声波传播的特性来识别材料或结构中存在的裂纹和损伤等缺陷。
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
声发射检测报告
声发射检测报告简介声发射检测是一种用于监测和评估结构的健康状况的非破坏性试验技术。
它通过监听和分析材料或结构在加载或变形时产生的声波信号，来探测和定位潜在的缺陷。
本报告将介绍声发射检测的原理和应用，并通过详细的分析结果，评估待测结构的可靠性和安全性。
声发射检测原理声发射检测的基本原理是在结构加载或变形时，由于内部缺陷或损伤的存在，会产生微小的应力释放，从而形成声波信号。
这些声波信号可以通过传感器进行捕捉，并通过信号处理和分析，识别和分析不同的声发射事件。
声发射事件的特征包括声发射源的位置、能量、频谱和持续时间等。
声发射检测的应用声发射检测广泛应用于各种领域和行业，包括材料科学、结构工程、航空航天等。
主要的应用包括以下几个方面：结构健康监测声发射检测可以用于监测结构的健康状况，通过实时监测和分析声发射事件，可以及时发现结构中的缺陷和损伤，从而采取相应的维修和修复措施，避免潜在的灾难性破坏。
材料评估声发射检测可以用于评估材料的质量和可靠性。
通过分析声发射事件，可以判断材料中是否存在内部缺陷、裂纹或疲劳等问题，为生产和工程质量提供依据。
构件性能测试声发射检测可以用于测试结构构件的性能。
通过加载结构构件，并监听和分析声发射事件，可以评估构件的强度、刚度和稳定性等性能指标，为结构设计和优化提供依据。
实验方法与结果分析为了评估待测结构的可靠性和安全性，我们进行了一系列声发射检测实验。
实验步骤如下：1.准备测试设备：包括声发射传感器、信号放大器和数据采集系统等。
2.安装传感器：将声发射传感器固定在待测结构的表面，确保其能够准确捕捉声波信号。
3.加载结构：施加适当的负荷或变形到待测结构，触发声发射事件。
4.数据采集与分析：通过数据采集系统记录并存储声发射事件的信号数据，然后对数据进行分析。
5.结果评估：根据分析结果，评估待测结构的可靠性和安全性。
经过实验和数据分析，我们得到了以下结果：1.声发射事件的定位：通过分析声发射事件的波形和到达时间，我们可以定位声发射源的位置。
声发射技术在压力容器检测中的应用
摘要:介绍了声发射技术的原来、历史与发展情况、与其他无损检测手段相比的优点，并在此基础上对声发射技术具体应用作了简单说明。
关键词:声发射压力容器在线检测1概述在制作压力容器的过程中，压力容器在对很多部位进行连接的时候需要进行焊接，从而导致焊接的部位经常存在缺陷。
在高温高压的作用下，如果这些缺陷部位产生腐蚀和裂纹等受到损伤而发生泄露或爆炸，会导致不堪设想的后果。
因此，只有防止缺陷部位发生泄露或爆炸，才能确保生产能够安全进行，因此，我们需要对在役的压力容器设备进行在线检测。
由于对在役的压力容器设备进行在线检测具有特殊性和危险性大的特点，因此，远程测量是最常采用的方法。
除此之外，对在役压力容器进行在线检测还具有工作量大、难度大以及要求诊断具有一定的前瞻性和预警功能的特点。
根据在役压力设备的在线检测的特点我们可以看出，传统的检测方法是不能够满足这些要求的，因此，在线无损检测技术的声发射技术作为一门新兴技术，经过几十年的发展，已经广泛而成熟的应用于在线检测压力容器领域。
2声发射的历史与发展材料中由于局域快速释放能力而产生的瞬间弹性波的现象就是声发射[1，2]。
20世纪50年代，以德国Kaiser所做的研究工作为代表，标志着现代声发射技术的起步。
根据Kaise的观察，在变形过程中，铜、锌、铅以及铸铁和金属合金等都会发生声发射现象。
而将声发射技术首次应用于压力容器检验的，还要追溯到1963年美国的Dune-gan，到目前为止，用声发射技术检验压力容器已经将近40多年的时间。
声发射检测一起从权模拟式到权数字式的更新在此期间已经达到五代以上，在北美、中国以及欧洲等许多国家，都广泛的应用声发射对在役压力容器进行检验，此外，关于声发射的检验标准，在实际的应用过程中也做了很多的探索。
根据相关文献，我们看出已经有上万台大型压力容器采用声发射技术进行检验，并且介绍压力容器声发射检测技术研究和应用的文章也十分多。
但是这些文章大多都是对实验室内采用声发射技术检验压力容器的结果进行了报道，很少文章对现场采用声发射技术检验压力容器的结果进行报道，因此，想通过这些资料和信息尽快达到掌握声发射检测技术的需要，对刚从事现场声发射检测的人员而言是十分不现实的。
10 声发射原理及其应用
声发射传感器 —原理 压电效应---压电式振动加速度传感器
P1 P2
费利西蒂效应
费利西蒂比大于1表示凯塞效应成立， 而小于1则表示费利西蒂效应成立。
费利西蒂比作为一种定量参数，较好 地反映材料中原先所受损伤或结构缺陷 的严重程度，已成为缺陷严重性的重要 评定判据。
P1 P2
费利西蒂比 = P1 / P2
一般情况下，费利西蒂比越小，表示 原先所受损伤或结构缺陷越严重。树脂 基复合材料等粘弹性材料，由于具有应 变对应力的迟后效应而使其应用更为有 效。 在一些复合材料构件中，费利西蒂比 小于0.95作为声发射源超标的重要判据。
压电效应
某些电介质在沿一定方向上 受到外力的作用而变形 内部会产生极化现象，在它 的两个相对表面上出现正负 相反的电荷 当外力去掉后，会恢复到不 带电的状态，这种现象称为 正压电效应
压电材料
石英晶体、压电陶瓷
声发射传感器 —原理 工作原理---压电式振动加速度传感器
压电式加速度传感器：以压 电效应作为机电变换器而制 成的加速度传感器。
（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；
声发射技术的局限
(1) 声发射特性对材料敏感，又易受到机电噪声的干 扰，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，但还需要特作准备； (3) 由于声发射的不可逆性，实验过程的声发射信号 不可能通过多次加载重复获得，因此，每次检测过 程的信号获取是非常宝贵的，不可因人为疏忽而造 成宝贵数据的丢失。
声发射的基本原理、特点及应用.
声发射的基本原理、特点及应用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。
声发射及其基本原理
声发射信号单参数分析方法
关联分析方法：对任意两个声发射信维坐标轴各表 示一个参数，每个显示点对应于一个声发射信号撞 击或事件。通过作出不同参量之间的关联图，可以 分析不同AE源的特征，从而起到鉴别AE源的作用。 如有些电子干扰信号通常有高的幅度，但能量很低， 可通过幅度－能量关联图区分；对压力容器来说， 内部介质泄漏信号与容器壳体产生的信号相比有长 得多得持续时间，通过能量－持续时间或幅度－持 续时间关联图分析，很容易发现压力容器的泄漏。 还可以用信号计数与幅度的关联图的形态来评价金 属压力容器声发射检验数据的质量。
声发射信号单参数分析方法
分布分析方法：将声发射信号撞击计数或事 分布分析方法 件计数按信号参数值进行统计分布分析。一 般采用分布图进行分析，纵轴选择撞击计数 或事件计数，而横轴可选择声发射信号的任 一参数，横轴选用某一个参数即为该参数的 分布图，如幅度分布、能量分布、振铃计数 分布、持续时间分布及上升时间分布等，其 中幅度分布应用最为广泛。分布分析可用于 发现声发射源的特征，从而达到鉴别声发射 源类型的目的，如复合材料的纤维断裂与基 体开裂，该法也常用于评价声发射源强度。
声发射信号参数的定义
声发射信号单参数分析方法
计数法：声发射事件计数率、振铃计数 计数法 率及它们的总计数。还有振幅加权计数 方式，称为加权振铃计数法。信号单位 时间超过阈值的次数为计数率。计数法 的缺点是易受样品几何形状、换能器特 性及连接方式、阈值电压、放大器和滤 波器工作状况等因素的影响。
声发射信号单参数分析方法
声发射信号单参数分析方法
经历图分析方法：声发射信号经历分析 经历图分析方法 方法通过对声发射信号参数随时间或外 变量变化的情况进行分析，从而得到声 发射源的活动情况和发展趋势。最常用 和最直观的方法是图形分析。经历图分 析方法可用于进行声发射源的活动性评 价 ，如凯赛尔(Kaiser)效应评价 。
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。
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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
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
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
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
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
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
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
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。
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？
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
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。