声发射检测技术介绍
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。
无损检测之声发射检测
无损检测之声发射检测无损检测之声发射检测7.声发射检测声发射检测技术是一种与X射线、超声波等常规检测方法不同的、特殊无损检测方法。
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。
7.1 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。
（AcousticEmission，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。
声发射技术是一种动态无损检测方法，它通过探测受力时材料内部发出的应力波判断承压设备内部损伤程度。
声发射检测技术主要用于在用承压设备装个系统安全性评价。
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。
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。
示例：球罐的声发射检测能力范围a）能检测出金属材料承压设备加压试验过程的裂纹等活性缺陷的部位、活性和强度；b）能够在一次加压试验过程中，整体检测和评价整个结构中缺陷的分布和状态；c）能够检测出活性缺陷随载荷等外变量而变化的实时和连续信息。
局限性a）难以检测出非活性缺陷；b）难以对检测到的活性缺陷进行定性和定量，仍需要其它无损检测方法复验；c）对材料敏感，易受到机电噪声的干扰，对数据的正确解释要有较为丰富的数据库和现场检测经验。
声发射及红外无损检测技术
红外无损检测技术通过测量材料因缺陷或应力集中而产生的热辐射变化，实现对其内部状态的检测。随着红外探 测器技术和图像处理技术的发展，红外无损检测技术在高温、高压、高腐蚀等极端环境下的应用逐渐增多，为工 业生产的安全监控提供了有力支持。
应用领域的拓展
声发射检测技术的应用领域
从传统的压力容器、管道和机械装备等领域，拓展到了新能源、航空航天、轨道 交通等新兴领域。随着技术的进步和应用需求的增长，声发射检测技术在结构健 康监测、产品研发和质量保障等方面的应用将更加广泛。
技术创新
随着科技的不断进步，无损 检测技术将不断涌现新的方 法和手段，提高检测的准确 性和可靠性。
智能化发展
未来的无损检测技术将更加 智能化，通过人工智能和机 器学习等技术，实现自动化 的检测和数据分析。
应用领域拓展
无损检测技术的应用领域将 进一步拓展，不仅局限于制 造业，还将广泛应用于航空 航天、医疗、环保等领域。
提高生产效率
通过实时监测和预警，可以及时 发现并处理问题，避免生产线的 停工和维修，提高生产效率。
降低维护成本
无损检测技术可以在设备运行过 程中进行监测，提前发现潜在问 题，减少突发故障和维护成本。
促进科技进步
无损检测技术的发展和应用推 动了相关领域的科技进步，提
高了工业生产的整体水平。
对未来发展的展望
此外，声发射技术还可以用于考古、文物保护等 领域，对文物进行无损检测和评估。
03
红外无损检测技术
红外检测技术原理
红外辐射
无损检测
物体在绝对零度以上都会产生红外辐 射，且辐射的波长与物体的温度有关。
红外无损检测技术利用红外辐射的特 性，在不破坏、不接触被测物体的前 提下，实现对物体的无损检测。
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。
无损检测技术中的声发射检测方法
无损检测技术中的声发射检测方法声发射检测方法是无损检测技术中的一种重要方法，它通过监测材料或结构在受力或变形时产生的声波信号，识别出潜在的缺陷或病态信号，从而实现对材料或结构的监测和评估。
声发射检测方法具有灵敏度高、可靠性强、非破坏性的特点，被广泛应用于航空航天、能源、交通、制造等领域。
声发射检测方法的基本原理是利用物体在受力或变形时产生的应变能释放出声波信号。
当材料或结构中存在缺陷或病态时，这些缺陷会在受力或变形时产生能量释放，从而引起声波信号的发射。
通过分析和处理这些声波信号的特征参数，可以确定缺陷的位置、大小、性质以及材料或结构的损伤程度。
声发射检测方法在无损检测领域中有着广泛的应用。
首先，它可以用于评估材料或结构的完整性。
在航空航天领域，飞机的结构完整性是至关重要的，声发射检测方法可以用来监测飞机的机翼、机身等关键结构是否存在潜在的裂纹、疲劳或腐蚀等问题。
其次，声发射检测方法还可以用于监测材料或结构在受力或变形时的响应情况。
例如，在能源领域，声发射检测方法可以用来监测核电站压力容器的变形和疲劳破坏，以确保其安全运行。
此外，声发射检测方法还可以用于提前预警材料或结构的潜在问题，以便采取相应的维修和保养措施，避免事故的发生。
声发射检测方法具有许多独特的优点。
首先，它是一种非破坏性的检测方法，不需要对材料或结构进行破坏性的取样或试验，可以对大型、复杂的结构进行在线监测。
其次，声发射检测方法对缺陷的敏感性高，能够检测到微小的缺陷，如微小裂纹、微小气泡等。
第三，声发射检测方法具有较高的可靠性和准确性，可以对缺陷进行实时监测和评估，及时发现潜在问题并采取相应的措施。
此外，声发射检测方法还具有较强的定位能力，可以确定缺陷的具体位置和分布。
然而，声发射检测方法也存在一些局限性。
首先，对于复杂结构和材料的检测，声发射检测方法可能受到环境噪音的干扰，影响信号的采集和处理。
其次，在某些情况下，声发射检测方法可能存在误报和漏报的情况，需要进一步的分析和判断。
声发射及红外无损检测技术
要用液氮、氖气或热电致冷，以保证在低温下工作； 光学机械扫描装置结构复杂。
缺点：
红外热像仪的特点和主要参数
能显示物体的表面温度场，并以图象的形式显示，非常直观。 分辨力强，现代热像仪可以分辨0.1℃甚至更小的温差。 显示方式灵活多样 能与计算机进行数据交换，便于存储和处理
6.5 红外无损检测
压力容器弹性应力红外检测
01
小型容器压力实验装置
02
打压过程产生冷发射，卸压则温度回升
03
6.5 红外无损检测
液氯钢瓶纵焊缝上人工制造裂纹（通过磁粉检测显示）
6.5 红外无损检测
液化气钢瓶环焊缝上人工制造裂纹（通过磁粉检测显示）
6.4 声发射检测技术
声发射信号的特征参数
声发射事件 声发射信号的波形，经过包络检波后，波形超过预置的阈值电压形成一个矩形脉冲。如果一个突发型信号形成一个矩形脉冲叫做一个事件，这些事件脉冲数就是事件计数。单位时间的事件计数称为事件计数率，其计数的累积则称为事件总数。
6.4 声发射检测技术
对声发射信号的振铃波形，设置某一阈值电压，振铃波形超过这个阈值电压的部分形成矩形窄脉冲，计算这些振铃脉冲数就是振铃计数。这是对振幅加权的一种计数方法，如果改变阈值电压，则振铃计数也发生变化。单位时间的振铃计数率称为声发射率，累加起来称为振铃总数。取一个事件的振铃计数称为事件振铃计数或振铃/事件。
20世纪50年代初 德国凯赛尔所作的研究工作。在金属材料的变形过程中观察到到声发射现象，并提出了著名的声发射不可逆效应。
20世纪60年代，声发射作为无损检测技术，在美国原子能、宇航技术中兴起，在焊接延迟裂纹监视、压力容器与固体发动机壳体等检测方面出现了应用实例。
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。
声发射检测技术原理
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。
第九章 声发射检测技术及应用
常用的声发射参数及其意义
（1）声发射事件总数：一个声发射过程中所发出的事件总数，
便为所有这些事件的和。
（2）振铃总计数：设置某一阈值电压，振铃波形超过这一阈值
电压的部分形成矩形脉冲，累加这些振铃脉冲数，就是振铃总数。
（3）总能量：声发射信号的能量是与信号的幅度及幅度分布有关
的参数。关于声发射信号的能量有多种不同的定义。通常是把信号幅度 的平方、事件的包络、持续时间的长短或事件包络的面积等作为能量参 数。尽管声发射能量不是物理意义上的能量，但对于衡量和评价材料的 断裂以及损伤程度却具有重要意义。
（4）度总计数：幅度累积计数就是按信号峰值幅度大小的不同范
围，分别对声发射信号进行事件计数。幅度计数，可以是事件的分级幅 度计数，也可以是累积幅度计数。计数的结果又分别称为分级幅度分布 和累积幅度分布。
450
0.8
400
0.7
350
0.6
300
0.5
250
0.4
200
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150
0.2
100
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50
0.0
0
0.00 0.02 0.14 0.33 0.51 0.79 0.97 0.77 0.46
应力应变曲线与声发射特征关系
Vp km/s 4.4
4.35
声速-应力关系
原有裂隙 受压闭合
B
加载新生 裂隙开展
（5）大事件计数：是指声发射信号脉冲超过某一阈值（较大）
并维持较长时间的事件的个数。
Xi’an Jiaotong University
常用的声发射参数及其意义
(二)变化率参数： 变化率参数反映的是在一定条件下声发射信号在单
声发射检测技术.ppt
声发射检测原理 ：
声发射现象的实质是物体受到外力或内力作用时， 由于内部结果的不均匀及各种缺陷的存在造成应 力集中，从而是局部的应力分布不稳定。当这种 不稳定应力分布状态所积蓄的应变能达到一定程 度时，就会发生应力的重新分布，重新达到新的 稳定状态。这一过程中往往伴随有范性流变、微 观龟裂、位错的发生与堆积、裂纹的长生与发展 等，实际上这就是应变能释放的过程。
生发射信号的典型波形：
连续型 特点： 连续型发射信号波幅 没有很大的起伏，发 射的频度高、能量小。
生发射信号的基本特性
1·生发射信号是上升时间很短的震荡脉冲信号， 2·声发射信号的频率范围很宽，通常可以从次 声频一直到30MHz。 3·生发射信号一般是不可逆的，具有不复现性。 4·声发射 产生的影响因素复杂，不仅与外部 因素有关，也与材料的内部结构有关。 5· 由于产生发射信号的机理各式各样，且频 率范围很宽，因此声发射信号具有一定的模糊 性。
声发射检测方法
定义： 声发射信号是物体受到外部条件作用使其 连续型
声发射检测方法 生发射信号的典型波形：
突发型
特点： 突发型生发射信号表 现为脉冲波形，脉冲 的峰值可能很大，但 衰减很快。
声发射检测方法
声发射检测的可靠性评价
归纳的四种情况： 1· 存在或不存在危险缺陷 2·产生了危险缺陷信号或没有产生危险缺 陷信号 3· 操作者发出或没有发出危险警告指示 4·实验操作人员注意或没有注意到发出的 指示
声发射检测的可靠性评价
肯定的记为A，否定的记为B，得出的结果：
1· AAAA：已找到缺陷并进行了处理 2·AAAB：找到了缺陷，但没有进行处理 3·AAB—：缺陷被漏检 4· ABB—：缺陷存在，但没有声发射信息 5· B—AA：没有缺陷，但仪器给出了假信号，并作出 错误判断 6· B—AB：没有缺陷，但仪器给出了假信号，对假信 号为作出判断 7· B—B —:没有缺陷，也没有信号
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。
基于混凝土结构的声发射检测技术研究
基于混凝土结构的声发射检测技术研究一、前言混凝土结构在现代建筑中应用广泛，但是由于长期使用和环境的影响，混凝土结构会出现各种各样的缺陷，这些缺陷对结构的安全性和使用寿命造成了影响。
因此，混凝土结构的检测和评估显得尤为重要。
声发射检测技术作为一种非破坏性检测方法，在混凝土结构的缺陷检测中得到了广泛应用。
二、声发射检测技术简介声发射检测技术是一种利用材料或结构受力时产生的声波信号来检测材料或结构内部缺陷的技术。
声发射检测技术的原理是，当材料或结构受到外力作用时，内部缺陷会产生应力集中，导致材料或结构发生微小的变形，从而产生声波信号。
声发射检测仪可以记录这些声波信号并进行分析，从而判断材料或结构是否存在缺陷。
三、混凝土结构中的声发射检测技术混凝土结构中的声发射检测技术主要用于检测混凝土中的微裂缝、钢筋腐蚀、混凝土的剥落等缺陷。
具体来说，声发射检测技术可以通过以下步骤进行：1.预处理：对混凝土结构进行清洁、除锈等处理，以保证声发射检测的准确性。
2.传感器布置：将声发射传感器布置在混凝土结构表面或内部，以便记录声波信号。
3.加载：对混凝土结构进行加载，使其产生应力集中，从而产生微小的变形和声波信号。
4.记录和分析：声发射检测仪记录声波信号，并根据信号的强度、频率等特征对缺陷进行定位和诊断。
5.评估：根据检测结果对混凝土结构的缺陷进行评估，并制定相应的维修方案。
四、声发射检测技术的优点和局限性声发射检测技术具有以下优点：1.非破坏性：声发射检测技术不需要对混凝土结构进行破坏性试验，不会影响结构的完整性和稳定性。
2.高灵敏度：声发射检测技术可以检测到混凝土结构中微小的缺陷，其灵敏度高于其他非破坏性检测技术。
3.定位准确：声发射检测技术可以对混凝土结构中的缺陷进行定位，有助于制定相应的维修方案。
但是声发射检测技术也存在以下局限性：1.受外部干扰：声发射检测技术容易受到外部环境的影响，如温度、湿度等因素会对检测结果产生影响。
声发射检测原理
声发射检测原理[ 日期：2005-10-01 ] [ 来自：摘自台湾网站]一、声发射检测原理声发射技术，是一种动态非破坏检测技术，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、解释与评定等基本概念，基本原理如下图所示。
广义而言，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。
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弹性波源，通常称为典型声发射源。
流体泄漏、摩擦、撞击、燃烧、磁畴壁运转等与变形和断裂机制无直接关系的另一类源，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转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到数百，不过多数为止能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，可探测到约为表面振动。
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。
声发射传感器将表面的瞬态位移转换成电信号。
声发射信号在经放大、处理后，其波形和特性参数被纪录与显示。
最后，经数据的分析与解释，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)鉴别声发射源的类型；(3)确定声发射声生的时间和载荷；(4)评定声发射源的重要性。
一般而言，对超标声发射源，要用其它非破坏检测方法进行局部复检，已精确确定缺陷的性质与大小。
二、声发射技术的特点与其它非破坏检测相比，声发射技术具有两个基本差别：(1)检测动态缺陷，如缺陷扩展，而不是检测静态缺陷；(2)缺陷的信息直接来自缺陷本身，而不是靠外部输入扫查缺陷。
这种差别导致该技术具有以下优点和局限性。
1. 优点（1）可检测对结构安全更为有害的活动性缺陷。
能提供缺陷在应力作用下的动态信息，适于评价缺陷对结购的实际有害程度。
（2）对大型构件，可提供整体或大范围的快速检测。
由于不并进行繁杂的扫查操作，而只要布置好足够数量的传感器，经一次加载或试验过程，就可确定缺陷的部位，从而省工、省时、易于提高检测效率。
声发射技术介绍讲稿
声发射检测的主要目标
• 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
声发射技术的特点
1、与其它方法相比，基本差别 ： ①检测动态缺陷，如缺陷扩展，而不是检测 静态缺陷； ②缺陷本身发出缺陷信息，而不是用外部输 入对缺陷进行扫查 2、优点 ①可检测对结构安全更为有害的活动性缺陷
门槛比较器
信号特性参数
声发射特征参数
声发射源定位
时差定位 突发信号 区域定位 源定位 连续信号 一维定位 二维定位 三维定位 独立通道监视 信号到达次序 平面定位 柱面定位 球面定位
幅度测量式区域定位 衰减测量式定位 互相关式时差定位 干涉式时差定位
一维（线）定位
二维（平面）定位
球面定位
检测
• 1．记录加载过程中的声发射数据 • 2．观察加载过程中的数据和波形显示 • 3．对强噪声干扰和异常情况应采取临时措
施
结果的解释与评定
• 1．事后剔除无关信号和噪声干扰 • 2．绘制数据图表 • 3．按标准评定声发射级别
确定声发射源的实际位置和检测报 告
• 在容器上找到声发射源的实际位置 • 记录检测条件 • 典型图表 • 将现场报告其它无损检测人员复验 • 评定结果
设置与校准 • 检测门槛设置 ：①传感器的灵敏度②、传
感器间距和③检测门槛设置 • 通道灵敏度调整 ：为确认感器的耦合质量 和检测电路的连续性，检测前后应检查各 信号通道对模拟信号源的响应幅度 • 传感器间距 ：构件声发射检测所需传感数 量，取决于试件大小和所选传感器间距 。 一般4米左右 • 源定位校准：多通道检测时，应在构件的 典型部位上，用模拟源进行定位校准
力及保压时间 • 2．检测人员和加压人员之间的联络方法 • 3．记录压力的方法 • 4. 加压装置的准备
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声发射与其它无损检测技术对比
声发射检测方法 缺陷的增长／活动 与作用应力有关 其它常规无损检测方法 缺陷的存在 与缺陷的形状有关
对材料的敏感性较高
对几何形状的敏感性较差
对材料的敏感性较差
对几何形状的敏感性较高
需要进入被检对象的要求较少
进行整体监测
需要进入被检对象的要求较多
进行局部扫描
主要问题：噪声、解释
干扰噪声种类
电气干扰噪声 机械噪声源 声波传播途径引起的声信号畸变和衰减
小结
AE源机制的多样性、声波传播途径的复杂性、AE信号本身 的突发性和不确定性，以及干扰噪声的严重性等因素都使 AE信号的处理和分析面临极其严重的挑战。尽管如此，目 前人们还是有了一整套比较有效的AE信号处理和分析方法。 了解并掌握这些方法对AE技术的推广应用具有重要意义。
AE信号的例子
AE信号的例子
另一困难
AE信号处理技术面临的另外两大困难是AE信号的微弱性 （但又完全可以是宽动态范围）和干扰噪声的多样性。因 此，在AE技术发展史上，各种可能的信号处理技术都曾被 尝试过。可以毫不夸张地说，在现有的各种无损检测方法 中，AE检测技术所涉及到的信号处理内容应当是最广泛、 最全面的。在了解了这一点之后也就不难理解，为什么会 有如此众多的AE信号处理方法。
声发射检测技术
声发射的基本概念
什么叫声发射？材料内部迅速释放能量而产生瞬态弹性波 (声波) 的一种物理现象
主要的声发射源：裂纹的形成和扩展，塑性形变，位错 的移动，孪晶边界的移动，磁畴壁的移动、复合材料基 体或夹杂物的破裂、分层或纤维的断裂，以及物质结构 的变化（包括相变）等。 声发射的频率范围是什么？几十KHz- 数MHz
传统的做法是: 新压力容器只在最初打水压前进行检测,然 后直到经过一定服役期前不再检测。这意味着在初次水压过 程中所产生的缺陷也要经过一段服役后维修时才能发现,所 以这种缺陷很难确认是制造缺陷还是使用后造成的缺陷。但 声发射通过对新容器水压实验的监测,可以帮助人们的区分 各种缺陷,以掌握投入使用前的容器情况, 这些情况更可用 于服役后检测时 的比较参考。
却过程监测
对于有一定壁厚的高温压力容器, 冷却过程的温度变化造 成的温度应力会带来很大的破坏性, 在这种情况下, 可用 声发射来监测。在一些声发射试验中已经用过超过 500个 传感器对大型结构进行冷却状态的声发射监测,根据声发 射方法所提高的检测维修时效, 最大限度地减少设备停机 时间。
新压力容器检测
声发射检测的特点
4.鲁棒性：对于大多数无损检测方法来说，缺陷的形状和大
小、所处位置和方向都是很重要的，因为这些缺陷特性参数直 接关系到缺陷漏检率。而对声发射法来说，缺陷所处位置和方 向并不影响声发射的检测效果。 声发射法受材料的性能和组织的影响要小些。例如：材料的不 均匀性对射线照相和超声波检测影响很大，而对声发射法则无 关紧要。因此，声发射法的使用范围较宽（按材料）。例如， 可以成功地用以检测复合材料，而用其它无损检测方法则很困 难或者不可能。
困难所在
而对于AE检测技术而言，情况却完全不同。不同的AE源机 制可以产生完全不同的AE信号，而人们对AE源机制的认识 总是受到这样那样条件的限制。因此，说极端一点，检测 人员有时几乎不知道真正的AE信号究竟应当是什么样子。 其次，AE信号的瞬态性和几乎不可重复性增加了对其认识 的困难。
另外，声信号传输途径的影响是一个完全不容忽视的因素， 但问题在于，这种传输途径又是同AE源位置、被检测对象 性质（材料材质、材料形状和几何尺寸）、声耦合剂特征、 接收传感器位置等诸多因素有关。
声发射的基本概念
声发射检测仪
声发射监测原理
利用材料内部因局部 能量的快速释放（缺 陷扩展、应力松弛、 摩擦、泄露、磁畴壁 运动等）而产生的弹 性波，用声发射传感 器及二次仪表取该弹 性波，从而对试样的 结构完整性进行检测。
声发射检测原理图
声发射检测主要目的
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。
干扰噪声分析
虽然各种检测方法都面临干扰噪声问题，但由于声发射是 用于动态监测，它所面临的噪声干扰问题就特别严重，甚 至是其它方法无法比拟的。在许多情况下，例如当利用AE 进行疲劳裂纹扩展监测、对正在运行中的设备状况进行监 测和对行驶中的汽车的传动轴和转向节进行动态监视时， 外部干扰噪声都可能远大于人们感兴趣的AE信号。
5.易用性：使用声发射法比较简单，现场声发射检测监控与
试验同步进行，不会因使用了声发射检测而延长试验工期。检 测费用也较低，特别是对于大型构件整体检测，其检测费用远 低于射线或超声检测费用。且可以实时地进行检测和结果评定。
声发射检测的特点
6局限： 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； 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； 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。
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。
声发射检测的特点
1.动态性：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。 声发射法适用于实时动态监控检测，且只显示和记录扩展的缺 陷，与静态的缺陷尺寸无关。而是显示正在扩展的最危险缺陷。 这样，应用声发射检验方法时可以对缺陷不按尺寸分类，而按 其危险程度分类。按这样分类，构件在承载时可能出现工件中 应力较小的部位尺寸大的缺陷不划为危险缺陷，而应力集中的 部位按规范和标准要求允许存在的缺陷因扩展而被判为危险缺 陷。声发射法的这一特点原则上可以按新的方式确定缺陷的危 险性。因此，在压力管道、压力容器、起重机械等产品的荷载 试验工程中，若使用声发射检测仪器进行实时监控检测，既可 弥补常规无损检测方法的不足，也可提高试验的安全性和可靠 性。同时利用分析软件可对以后的运行安全做出评估。
声发射用于球罐监测
为大型球罐和系统监视,探头检测到的声发射信号取决于布 置的方法, 因此无损定位检测方法可直接用到有问题的区域, 以便增加它们的经济效益。例如一个20米的球罐一般需要40 个标准探头提供全方位的和全面的检查, 费用可能减少达 80%。
声发射用于在线检测
对于大部分贮罐可以实施在线检测,或者充满产品之一的,包 括煤气进入气化, 控制温度(以及此后的汽化压力),或其它 压力参数。容器操作时的应力必须远远小于设计允许的一个 安全增量, 并使它在以前12个月内的最大应力值以上。
声发射：大大减少检测成本
恰当的使用声发射技术, 不但可以大大减少维修费用,更可 以为工厂设备的更完善使用提供有力依据;而且还可大大减 少停机时间。对于典型的球罐检测AE方法的费用是组装内部 脚架进行100%磁粉检测费用的20%。
AE信号处理面临的困难
与其它任何无损检测方法不同的是，AE信号处理技术面临的 最大难题，或最大困惑首先是AE源的多样性、信号本身的突 发性和不确定性。在进行超声或涡流检测时，人们可以准确 地知道注入被检材料中信号的特征（幅度、频率、波形等）， 并由此可知道接收信号的相应特征或应当发生的变化。
声发射检测的特点
2.高灵敏度：AET技术对扩展的缺陷具有很高的灵敏度。其
灵敏度大大高于其它方法，例如，声发射法能在工作条件下检 测出零点几毫米数量级的裂纹增量，而传统的无损检测方法则 无法实现。
3.整体性：用一个或若干个固定安装在物体表面上的声发射
传感器可以检验整个物体。缺陷定位时不需要使传感器在被检 物体表面扫描（而是利用软件分析获得），因此，检验及其结 果与表面状态和加工质量无关。假如难以接触被检物体表面或 不可能完全接触时，整体性特别有用。例如：绝热管道、容器、 蜗壳；埋入地下的物体和形状复杂的构件；检验大型的和较长 物体的焊缝时（如：桥机梁、高架门机等），这种特性更明显。
主要问题：接近、几何形状
声发射技术的主要应用领域
静力强度试验：大型压力容器等； 泄漏监测：石油管道，压力容器； 结构监测：
过程监测：机械加工，焊接过程，轴承状态；
材料测试：复合材料，铝合金等。
压力容器和贮罐的AE监测
声发射(AE)检测技术是一种评估压力容器、贮罐及结构状况 的新方法。许多规范和标准(ASME、ASTM、DOT)为声发射检 测容器提供了依据, 从运输用的煤气桶和铁路罐车到30000 吨贮罐。这种方法用探头探测从恶化的结构中加载时发出的 高频信号, 这些信号可能来自局部的高应力点(塑性屈服)、 裂纹增长或腐蚀产生的断裂等能量释放。声发射检测通常是 在控制增加操作压力或保压期间、或冷却或控制温度变化即 热应力区期间进行是最有意义的。只关心活动的缺陷和恶化 结果的声发射,而不随时间变化反应缓慢的缺陷是不威胁结 构完整性的。