声发射特征参数
岩石破坏过程中的声发射分布规律及其分形特征
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声发射特征参数范文
声发射特征参数范文声发射特征参数是声学研究中常用的一种形式化描述声音特征的方法。
它是通过对声音信号进行分析和提取，从而得到一系列数值化的参数来描述声音的特征。
在许多领域中，如语音识别、音乐信息检索和声音合成等，声发射特征参数的应用非常广泛。
声发射特征参数可以分为时域参数和频域参数两种。
时域参数是根据声音信号的时域波形进行分析得到的。
常见的时域参数有均值、方差、最大值、最小值、过零率、能量等。
频域参数是通过对声音信号进行傅里叶变换得到频谱图，然后对频谱图进行分析得到的。
常见的频域参数有频谱峰值、带宽、谱熵、谱降、倒谱等。
声发射特征参数在语音识别领域中发挥着重要的作用。
通过提取声音的特征参数，可以将声音信号转化为数值化的表示形式，从而方便计算机进行处理和识别。
在语音识别系统中，常用的声发射特征参数有MFCC、LPCC和PLP等。
MFCC（Mel-Frequency Cepstral Coefficients）是一种模拟人耳听觉系统的特征参数，具有良好的区分能力和抗噪性。
LPCC （Linear Predictive Cepstral Coefficients）是基于线性预测分析的特征参数，适用于声音合成和语音编码等领域。
PLP（Perceptual Linear Prediction）是一种改进的LPCC参数，通过引入人耳感知模型，提高了参数的稳定性和区分能力。
除了在语音识别领域中的应用，声发射特征参数还广泛用于音乐信息检索。
通过对音乐信号进行分析和提取，得到音乐的特征参数，可以实现音乐的自动分类、相似度计算和音乐风格识别等功能。
常用的音乐特征参数有音高、节奏、谱形等。
此外，声发射特征参数还可以在声音合成和数字音频处理等领域中发挥重要作用，例如对声音信号进行降噪、增强和变声等处理。
在实际应用中，声发射特征参数的选择与具体任务密切相关。
不同的任务对声音特征的要求不同，需要选择不同的参数来描述声音的特征。
声发射特征参数
阈值（Threshold）：对前置放大器的输出，设置高于背景噪声水平的门槛电压，即称为阈值。
到峰计数（Pcnts of Park）：波击(Hit)和波击计数（撞击累计数和撞击计数率）：超过阈值并使某一通道获取数据的任何信号称之为一个波击,所测得的波击个数可分为总计数和计数率。
反映声发射活动的总量和频度,常用于声发射活动性评价。
事件（Event）和事件计数（事件累计数和事件计数率）：产生声发射的一次材料局部变化称之为一个声发射事件,可分为总计数和计数率。
一阵列中,一个或几个波击对应一个事件。
反映声发射事件的总量和频度,用于源的活动性和定位集中度评价。
绝对能量(Absolute Energy)：是声发射撞击信号能量的真实反映，单位为attoJoules(简写为aJ)，1aJ相当于10-18J。
信号强度(Signal Strength)：是对声发射撞击信号能量另一种形式的度量单位为picovolt-sec,1picovolt-sec相当于10-12volt-sec。
能量(Energy)）：也称为“PAC-Energy”,是美国PAC公司在2978年，为了模拟声发射系统的增益匹配而定义的声发射信号参数。
其内涵与信号强度相同，只是灵敏度、大小和动态范围与信号强度不同。
能量计数（累计能量和能量率）：信号检波包络线下的面积,可分为总计数和计数率。
反映事件的相对能量或强度。
对门槛、工作频率和传播特性不甚敏感,可取代振铃计数,也用于波源的类型鉴别。
振铃计数(Counts)（振铃累计数和振铃计数率）：越过门槛信号的振荡次数,可分为总计数和计数率。
信号处理简便,适于两类信号,又能粗略反映信号强度和频度,因而广泛用于声发射活动性评价,但受门槛值大小的影响。
峰值幅度(Amplitude)和幅度计数：信号波形的最大振幅值,通常用dB表示(传感器输出1μV 为0dB)。
与事件大小有直接的关系,不受门槛的影响,直接决定事件的可测性,常用于波源的类型鉴别、强度及衰减的测量。
声发射及其基本原理
声发射是材料受外力或内力作用产生变形或断 裂时，以弹性波的形式释放出应变能的现象。 声发射也指固体内部的缺陷或潜在缺陷，在外 部条件作用下改变状态而自动发声。
声发射检验的基本原理就是由外部条件（如力、 温度等）的作用而使物体发声，根据物体的发 声推断物体的状态或内部结构变化。
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 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 。
声发射信号单参数分析方法
声发射特点
声发射检测是一种动态无损检测方法。可获得关于缺陷的动态 信息，从而评价缺陷的严重性和危险性，还可连续长期监视大 型构件在使用过程中的安全性。
声发射不需移动传感器，操作简便。可以大面积检查和监视缺 陷的活动情况，确定缺陷所在位置。灵敏度高，在用声发射获 得缺陷的动态信息后，常需用超声、X射线和磁粉等方法验证， 有时需微观分析方法补充。
其他分析方法
谱分析 谱分析是工程信号处理中广泛使用的一 种方法，是通过对信号进行短时傅立叶变换， 把时域信号转换到频域中，用频谱特性去分析 和表现时域信号的特性。
小波分析 主要是小波基的选择、小波分析尺度 的选择以及特征提取的方法。
神经网络的训练与局部决策 神经网络的训练过 程的目标误差精度和最大迭代次数可根据实际 应用由用户自己设置。
声发射信号有两种基本类型
连续型：声发射信号的幅度低，仪器测试系统 的放大倍数要高（通常大于104）
突发型：幅度高的单个应力波脉冲 这种分类不是绝对的，当突发型信号的频度大
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。
声发射波af参数
声发射波af参数引言概述：声发射波（Acoustic Emission，简称AE）是一种非破坏性检测技术，通过检测材料或结构中的声发射信号，来判断其内部的缺陷或损伤情况。
声发射波的AF参数是对声发射信号进行分析和评估的重要指标。
本文将从五个大点来阐述声发射波AF参数的相关内容。
正文内容：1. AF参数的概念和意义1.1 AF参数的定义：AF参数是声发射波信号的特征参数，用于描述声发射信号的幅值特性。
1.2 AF参数的意义：AF参数可以提供关于声发射源的信息，如能量大小、频率分布等，有助于判断声发射源的类型和损伤程度。
2. AF参数的计算方法2.1 幅值计算：通过对声发射信号的波形进行采样和数字化处理，可以得到幅值序列。
2.2 平均值计算：对幅值序列进行平均运算，得到声发射波的平均幅值。
2.3 峰值计算：找到幅值序列中的最大值，作为声发射波的峰值幅值。
2.4 峰值因子计算：峰值因子是峰值幅值与平均幅值的比值，用于描述声发射信号的峰值特性。
3. AF参数与声发射源的关系3.1 能量大小：AF参数的数值与声发射波信号的能量大小成正比，能量越大，AF参数数值越高。
3.2 频率分布：不同类型的声发射源在频率分布上会有所差异，通过分析AF参数的频谱特性，可以判断声发射源的类型。
3.3 损伤程度：声发射波的损伤程度与AF参数的数值也有一定的关系，损伤越严重，AF参数数值越高。
4. AF参数的应用领域4.1 金属材料：在金属材料的疲劳、裂纹扩展等方面，AF参数可以用于评估材料的损伤程度和可靠性。
4.2 建筑结构：对于建筑结构的监测和评估，AF参数可以提供关于结构健康状况和潜在缺陷的信息。
4.3 岩石工程：在岩石工程中，AF参数可以用于判断岩石的稳定性和破坏机理。
5. AF参数的发展趋势5.1 多参数分析：随着声发射波技术的发展，越来越多的参数被引入到声发射信号的分析中，以提高对声发射源的准确判断。
5.2 数据挖掘技术：结合数据挖掘技术，可以从大量的声发射数据中提取有效信息，为声发射波的AF参数分析提供更多可能性。
声发射检测技术及应用
声发射检测技术及应用
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演讲者：
无损检测简介
01
声发射检测的定位方法
02
声发射检测的原理和特点
03
声发射检测的应用
04
报告内容
第一部分 无损检测
一、什么是无损检测
无损检测是在不破坏或损伤原材料和工件受检对象的前提下，测定和评价物质内部或外表的物理和力学性能，并包括各类缺陷和其他技术参数的综合性应用技术 。
单击此处添加小标题
声发射检测必须有外部条件的作用，使材料内部结构发生变化，即结构、焊接接头或材料的内部结构、缺陷处于运动变化的过程中，才能实施检测。
PART各种各样的缺陷 ，当晶体内沿某一条线上的原子排列与完整晶格不同时就会形成缺陷。高速运动的位错产生高频率、低幅值的声发射信号，而低速运动的位错则产生低频率、高幅值的声发射信号。据估计，大约100个到1000个位错同时运动可产生仪器能检测到的连续信号；几百个到几千个位错同时运动时可产生突发型信号。
无损检测的应用形式
在生产过程质量控制中的无损捡测，即应用于产品的质量管理。 用于成品的质量控制，即用于出厂前的成品检验和用户的验收检验。 在产品使用过程中的监测，即维护检验。
无损检测方法的种类
人们按照不同的原理，和不同的探测及信息处理方式，已经应用和正在研究的各种无损检测方法，总共达70多种。目前在工业生产检测中，应用最广泛的无损检测方法主要是液体渗透法，磁粉检测法，射线检测法，超声波检测法和涡流检测法。
一、声发射的来源与产生
裂纹的形成和扩展
塑性材料裂纹的形成与扩展同材料的塑性变形有关，一旦裂纹形成，材料局部区域的应力集中得到卸载，产生声发射。材料的断裂过程大体上可分为三个阶段：①裂纹形成；②裂纹扩展；③最终断裂。这三个阶段都可以产生强烈的声发射。 脆性材料不产生明显的塑性变形，因此一般认为，位错塞积是脆性材料形成微裂纹的基本机理。 脆性材料由于不产生明显的塑性变形，其声发射频度低，每次的发射强度大；塑性材料与之形成对照，声发射频度高，每次发射强度小。
声学中的声音的特性和参数
声学中的声音的特性和参数声音是我们日常生活中不可或缺的一部分，它是通过空气、固体或液体传播的机械波。
声学研究声音的产生、传播和接收过程，并通过对声音的特性和参数进行分析来深入了解声音的本质。
本文将介绍声学中声音的特性和参数，以增进对声学科学的理解。
一、声音的特性声音具有以下几个重要的特性：1. 频率：频率表示声音的音调高低。
高频率的声音对应高音，低频率的声音对应低音。
频率的单位是赫兹（Hz），即每秒振动次数。
人的听力范围通常在20Hz到20kHz之间。
2. 响度：响度是声音的主观感受，表示声音的强度或音量大小。
响度的单位是贝尔（B）或分贝（dB）。
分贝是以对数形式表示的响度单位，常用于测量和比较不同声音的强度。
3. 声音色彩：声音色彩是声音特有的音质特征，可以用来区分不同的乐器或声源。
声音的色彩由其频谱成分决定，频谱分析可以显示声音在不同频率上的能量分布情况。
4. 时长：声音的时长表示声音持续的时间长短。
不同声音在时长上有所区别，如短促的爆炸声和持续的长音。
二、声音的参数声音的参数是用来具体描述声音特性的量化指标，以下是常用的声音参数：1. 音频振幅：音频振幅是声音振动的最大幅度，反映了声音的强弱。
振幅的单位是帕斯卡（Pa），即气压单位。
振幅较大的声音听起来会更响亮。
2. 音频功率：音频功率是指声音传递或发射中的总能量。
功率可以用来衡量声音的能量大小，单位通常是瓦特（W）。
3. 声压级：声压级是测量声音强度的指标，也是分贝单位的一种使用。
声压级与声音的振幅和频率有关，通常使用参考声压为2×10^(-5)帕。
4. 频谱分析：频谱分析用于显示声音信号在不同频率上的能量分布情况。
这种分析可以帮助我们更好地了解声音的频率特性和谐波结构。
5. 回声和混响：回声和混响是声音在空间中反射和散射产生的现象，它们在声学研究中有着重要的地位。
回声和混响对听觉体验和音频处理都具有影响。
三、应用声音的特性和参数在多个领域有着广泛的应用，包括：1. 音乐和艺术：声音的特性和参数是音乐创作和演奏的重要基础。
声发射参数含义
参数声发射
能量分析法
声发射信号的能量测量是定量测量声发射信号的主要方法之一。声发 射信号的能量正比于声发射波形的面积,通常用方均根电压Vrms或均 方电压Vms来进行声发射信号的能量测量。但目前声发射仪器多用数 字化电路,因而也可直接测量声发射信号波形的面积。对于突发型声 发射信号可以测量每个事件的能量。
声发射
Unfortunately, AE systems can only qualitatively gauge how much damage is contained in a structure. In order to obtain quantitative results about size, depth, and overall acceptability of a part, other NDT methods (often ultrasonic testing) are necessary. Another drawback of AE stems from loud service environments which contribute extraneous noise to the signals. For successful applications, signal discrimination and noise reduction are crucial.
声发射信号分布分析方法是将声发射信号撞击计数或事件计数 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,如金属材料的裂纹扩 展与塑性变形以及复合材料的纤维断裂与基材开裂等,该法也 常用于评价声发射源强度。
声发射基本介绍
2、1声发射检测得基本原理当材料或结构受应力作用时,由于其微观结构得不均匀及缺陷得存在,导致局部产生应力集中,造成不稳定得应力分布。
当这种不稳定状态下得应变能积累到一定程度时,不稳定得高能状态一定要向稳定得低能状态过渡,这种过渡通常就是以塑性变形、相变、裂纹得开裂等形式来完成。
在此过程中,应变能被释放,其中一部分以应力波得形式释放出来,这种以弹性应力波得形式释放应变能得现象叫做声发射,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)与横波(剪切波)。
产生这种波得部位叫作声发射源。
这种纵波与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得传感器,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),表面波沿着介质得表面传播,并到达传感器,形成检测信号。
通过对这些信号进行探测、记录与分析就能够实现对材料进行损伤评价与研究。
其原理如图所示图2、1 声发射检测原理Fig、2、l AE detecting schematic材料在应力作用下得变形与开裂就是结构失效得重要机制。
这种直接与变形与断裂机制有关得源,通常称为传统意义上得声发射源。
近年来,流体泄漏、摩擦、撞击、燃烧等与变形与断裂机制无直接关系得另一类弹性波源,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就是一种复杂得波形,包含着丰富得声发射源信息,同时在传播得过程中还会发生畸变并引入干扰噪声。
如何选用合适得信号处理方法来分析声发射信号,从而获取正确得声发射源信息,一直就是声发射检测技术发展中得难点。
根据分析对象得不同,可把声发射信号处理与分析方法分为两类:一就是声发射信号波形分析,根据所记录信号得时域波形及与此相关联得频谱、相关函数等来获取声发射信号所含信息得方法,如FFT变换,小波变换等;二就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得特征参数,然后对这些参数进行分析与评价得到声发射源得信息。
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
0.3
150
0.2
100
0.1
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
声发射检测标准
声发射检测标准# 声发射检测标准## 一、前言嘿，朋友！你知道吗？在很多工业和科学领域里，就像我们有健康检查来确保身体没毛病一样，对于各种材料和结构，也需要一种特殊的“检查”来看看它们是不是健康的，这个时候声发射检测就闪亮登场啦。
声发射检测就像是给材料和结构做一个超级精细的听诊，听听它们有没有发出什么异常的“声音”，从而判断它们是不是安全可靠。
那为了让这个检测做得准确又靠谱，咱们就得有个声发射检测标准。
这个标准就像是一个超级详细的游戏规则，告诉大家怎么玩这个检测的游戏，这样不管是谁做检测，结果都能八九不离十，是不是挺酷的呢？## 二、适用范围### （一）工业制造领域1. 在机械制造方面，比如说汽车发动机的制造。
发动机里有很多零部件，像曲轴、活塞这些，它们在制造过程中或者组装之后，要承受很大的压力和应力。
声发射检测标准就适用于检查这些零部件在制造过程中有没有产生内部的裂纹或者缺陷。
你可以想象一下，要是发动机的一个小零件里面有个看不见的小裂纹，就像一颗小炸弹，在发动机高速运转的时候，那可就危险了。
2. 还有在金属加工行业，像锻造大型金属部件的时候。
这个过程中，金属材料的内部结构会发生变化，如果操作不当就可能产生缺陷。
通过声发射检测标准进行检测，就可以及时发现这些问题，保证加工出来的部件质量合格。
### （二）建筑工程领域1. 对于大型的桥梁建筑，在建造过程中，像桥墩的混凝土浇灌过程中，如果混凝土内部出现空洞或者裂缝，用声发射检测标准来检测就能发现这些隐患。
比如说那种跨海大桥，要是桥墩里面有问题，那可关系到整个大桥的安全啊，就像大厦的根基不稳一样可怕。
2. 在高楼大厦的建设里，钢结构是很重要的部分。
这些钢结构在安装、焊接过程中，也可能会产生一些微观的裂纹或者应力集中的情况。
按照声发射检测标准来检测，就能提前知道这些钢结构是不是安全可靠，就像给大楼的骨架做个全面的体检。
### （三）航空航天领域1. 飞机的机翼、机身等部件的制造和维护都离不开声发射检测标准。
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。
声发射特征参数范文
声发射特征参数范文1. 基频（Fundamental Frequency）: 基频是指音频信号中最低频率的周期性成分，对应于声音的音调（即声音的高低）。
基频是声音信号的基本特征参数之一，通常以赫兹（Hz）为单位表示。
2. 时间域特征（Temporal Domain Features）: 时间域特征用于描述声音信号在时间轴上的变化情况。
常见的时间域特征参数包括：时长（Duration）、均方根能量（Root Mean Square Amplitude，RMS）、过零率（Zero Crossing Rate，ZCR）等。
时长指声音信号的持续时间；RMS 衡量了声音信号的能量；过零率表示在信号波形中过0的次数，可描述信号波形的变化速度。
3. 频域特征（Frequency Domain Features）: 频域特征用于描述声音信号在频率域上的成分分布情况。
常见的频域特征参数包括：频谱（Spectrum）、功率谱密度（Power Spectral Density，PSD）、谱峰、谱凹、谱滚降等。
频谱表示声音信号在不同频率上的幅度分布；PSD表示信号在频域上的能量分布；谱峰指频谱中的能量最大值，对应于声音的主要频率；谱凹指频谱中的能量最小值，对应于声音的谐波频率；谱滚降指谱峰与谱凹之间的能量差异，反映了声音的低音渗透性。
4. 相位特征（Phase Features）: 相位特征用于描述声音信号在频域上的相位变化情况。
相位是声音信号中不同频率成分的初相位与频率之间的关系。
相位对声音信号的声音品质和音色产生重要影响。
5. 线性预测编码系数（Linear Predictive Coding，LPC）: LPC是一种用于对声音信号进行编码和解码的信号处理方法。
LPC将声音信号拆分为一系列线性滤波器的输出，并通过调整线性滤波器的参数来拟合声音信号。
LPC的参数包括线性预测编码系数、共振峰频率、预测误差等。
综上所述，声发射特征参数包括基频、时间域特征、频域特征、相位特征、线性预测编码系数和声谱图等。
多通道声发射检测仪参数资料
多通道声发射检测仪——SAEU2S-200多通道声发射检测仪基本技术指标：•数据通讯：采集卡与计算机USB2.0通讯•主机联用：可自行设置每个机箱的主板编号，多主机可级联组成联合系统，每个主机也可单独使用•声发射信号处理：采集卡硬件每个通道均有AE特征参数实时提取功能•参数通过率：实时连续声发射特征参数数据通过率大于40万组/秒•波形通过率：实时连续声发射波形数据通过率：大于30MB/秒•硬件实时数字滤波器：0kHz-3MHz频率范围内任意数值设置直通、高通、低通、带通及带阻。
每个通道连续信号经数字滤波后波形重构，重构后的波形产生声发射参数。
•硬件实时FFT分析：采集卡硬件连续信号FFT频域波形及功率谱参数输出•波形采样长度：最大单个波形采样长度可达128k采样点•波形前/后采功能：触发前预采集长度可达128k采样点•连续波形功能：16位10M采样率条件下可保证1个通道连续波形全部数据上传•AE通道数：最大可扩展至200通道•采样频率/采样精度：可选配40M18bit、20M18bit、10M16bit、5M16bit、3M16bit•信号调理器：每一通道板卡增益可设置0dB,-6dB,-9.5dB,可选主放增益•自动传感器测试：内置AST功能，能发射声发射信号用于测试•响应频率：1kHz-2.5MHz•模拟滤波器：20kHz、100kHz、400kHz三个高通滤波器，100kHz、400kHz、1200kHz三个低通滤波器，•主机噪声：﹤10dB（空载）•最大信号幅度：100dB•动态范围：90dB•AE特征参数：过门限到达时间、峰值到达时间、幅度、振铃计数、持续时间、能量、上升计数、上升时间、有效值RMS、平均值ASL、12个外参、质心频率、峰值频率、5个局部功率谱•模拟外参通道：1～12个可选•外参采样精度：12位/16位可选•外参采样率：32KSPS•外参输入范围：±10V•报警输出：主机以开关量方式输出•供电（给前置放大器）：28V DC•AE信号输入阻抗：50Ω•AE信号输入范围：±10V•工作温度：-10℃～﹢45℃多通道声发射仪标准配置：•SAEU2S-200多通道声发射仪（通道数需定制）•SAEU2S数据采集分析软件•前置放大器：数目同通道数•声发射传感器：数目同通道数，（Soundwel系列声发射传感器任选）•同轴电缆：数目同通道数•传感器夹具：数目同通道数•传感器信号线：数目同通道数•耦合剂：耐高温树脂润滑剂•其他配件：导向环，断铅测试铅笔，铅芯等•硬质塑料包装箱：滑轮设计多通道声发射仪应用参考：•声发射信号监测与研究；•轴承，机加工等过程监测；•压力容器的结构完整性评价•常压贮罐的底部泄漏检测，阀门、管道的泄漏检测•金属、非金属材料的性能试验•电力、航空、冶金制造行业的产品性能研究。
不同含水率雪松木材损伤声发射参数特性
２０２４ 年 ２ 月
东 北 林 业 大 学 学 报
ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＮＯＲＴＨＥＡＳＴ ＦＯＲＥＳＴＲＹ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ
Ｖｏｌ．５２ Ｎｏ．２
Ｆｅｂ． ２０２４
不同含水率雪松木材损伤声发射参数特性 １）
何佳明 佘艳华 李猛
（ 长江大学，荆州，４３４０２３）
界的各种现象中，具有幂律分布的数据，在双对数坐
由传感器处理成电信号，这些信号中包含了材料内
者认为是一种特殊的“ 雪崩事件” ，并且在岩石、混
会对木材的物理性能产生显著影响，因此对木材含
的无损检测技术，可以收集木材内的瞬时弹性波，再
状态的信息
［１－４］
；而含水率会影响波在木材内的传
１） 国家自然科学基金项目（５１４０８０５７） ，住房与城乡建设部科学
２０１．５３４
１９８．１６３
２０１．３１１
２００．９６２
２０２．１５６
１９９．４０６
浸泡后质量 ／ ｇ 误差 ／ ％
２０１．５３４
０
２４１．８８０
０．１
２１８．１０９
２６０．９７１
２８３．７０７
２９９．０６５
０．１
０．１
０．２
０
试件完全包裹作为绝干试件；再将其他试件取出后
在室温下分别放入水中充分浸泡凝土单轴压缩峰值
应力、蠕变破坏强度、单位体积吸收能等具有明显关
联规律。
已有研究表明，多孔材料受力破坏中声发射能
量概率密度分布满足幂函数规律，且幂指数能够反
映损伤来源与发展过程。 但以往研究多集中在岩
石、混凝土等方面，针对不同含水率木材的幂律规律
研究较少。 对于木材这种天然多孔材料，对声发射
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
声发射原理及参数
声发射技术原理和声发射信号特征参数分析方法提要：由于声发射信号来自缺陷本身，因此研究缺陷所产生的声发射信号的特点，以分析缺陷所处的位置和在其不同应力状态的损伤程度。
利用设备在出现故障或破坏时，所发出的声发射信号与正常状态下的差异可以确定设备的运行状态。
本文利用广义线性定位法[5]确定故障的位置，然后利用声发射的特征参数对故障的严重程度进行检测。
对从藕合表面的传感器测得的声发射信号的输出波形经过一定的处理后进行分析。
将声发射技术运用于转轴等机械部件的裂纹故障诊断中，可以及时准确地预测并诊断出设备在运行时的故障，尤其对于早期的故障。
基于声发射技术的转轴故障检测李凤英沈玉娣熊军摘要介绍了声发射技术的原理和声发射信号的特征参数分析方法，运用广义线性定位法初步确定故障的位置，并采用声发射特征参数对现场的试验结果进行了分析。
通过与正常信号对比，研究故障信号的特征信息，说明运用这一技术可以对机械部件进行故障检测。
一、原理与方法高速运行的转轴，由于其受到的力为交变载荷，而且工作环境恶劣，经常发生损坏，比如断裂事故，因此有必要进行现场检测。
随着检测技术的发展，无损检测（NUT）越来越受到人们的重视。
无损检测的方法很多，诸如超声、射线、电磁涡流、磁粉、渗透、红外以及声发射等技术。
材料或结构受到外力或内力作用产生变形或者断裂时，以弹性波的形式释放应变能的现象称为声发射现象[1]。
材料裂纹在萌发与扩展时释放出的声发射信号不但频度高，而且集中。
由于声发射信号来自缺陷本身，因此研究缺陷所产生的声发射信号的特点，以分析缺陷所处的位置和在其不同应力状态的损伤程度。
利用设备在出现故障或破坏时，所发出的声发射信号与正常状态下的差异可以确定设备的运行状态。
根据声发射信号的特点，可以把声发射信号分为突发型和连续型两种。
连续型信号由一系列低幅值和连续信号组成，这种信号对应变速率敏感，主要与材料的位错和交叉滑移等塑性变形有关；突发型信号具有高幅值、不连贯、持续时间为微秒级等特点，主要与材料中的堆跺层错的形成和机械孪晶以及裂纹的形成和断裂有关。
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阈值（Threshold）：对前置放大器的输出，设置高于背景噪声水平的门槛电压，即称为阈值。
到峰计数（Pcnts of Park）：
波击(Hit)和波击计数（撞击累计数和撞击计数率）：超过阈值并使某一通道获取数据的任何信号称之为一个波击,所测得的波击个数可分为总计数和计数率。
反映声发射活动的总量和频度,常用于声发射活动性评价。
事件（Event）和事件计数（事件累计数和事件计数率）：产生声发射的一次材料局部变化称之为一个声发射事件,可分为总计数和计数率。
一阵列中,一个或几个波击对应一个事件。
反映声发射事件的总量和频度,用于源的活动性和定位集中度评价。
绝对能量(Absolute Energy)：是声发射撞击信号能量的真实反映，单位为attoJoules(简写为aJ)，1aJ 相当于10-18J。
信号强度(Signal Strength)：是对声发射撞击信号能量另一种形式的度量单位为picovolt-sec,1picovolt-sec相当于10-12volt-sec。
能量(Energy)）：也称为“PAC-Energy”,是美国PAC 公司在2978年，为了模拟声发射系统的增益匹配而定义的声发射信号参数。
其内涵与信号强度相同，只是
灵敏度、大小和动态范围与信号强度不同。
能量计数（累计能量和能量率）：信号检波包络线下的面积,可分为总计数和计数率。
反映事件的相对能量或强度。
对门槛、工作频率和传播特性不甚敏感,可取代振铃计数,也用于波源的类型鉴别。
振铃计数(Counts)（振铃累计数和振铃计数率）：越过门槛信号的振荡次数,可分为总计数和计数率。
信号处理简便,适于两类信号,又能粗略反映信号强度和频度,因而广泛用于声发射活动性评价,但受门槛值大小的影响。
峰值幅度(Amplitude)和幅度计数：信号波形的最大振幅值,通常用dB 表示(传感器输出1μV 为0dB)。
与事件大小有直接的关系,不受门槛的影响,直接决定事件的可测性,常用于波源的类型鉴别、强度及衰减的测量。
有效值电压（RMS）：采样时间内信号的方均根(RMS) 值,以V 表示。
与声发射的大小有关,测量简便,不受门槛的影响,适用于连续型信号,主要用于连续型声发射活动性评价。
平均信号电平（ASL）：采样时间内信号电平的均值,以dB 表示。
提供的信息和用途与RMS 相似,对幅度动态范围要求高而时间分辨力要求不高的连续型信号尤
为有用。
也用于背景噪声水平的测量。
持续时间（Duration）：信号第一次越过门槛至最终降至门槛所经历的时间间隔,以μs 表示。
与振铃计数十分相似,但常用于特殊波源类型和噪声的鉴别。
上升时间（Rise time）：信号第一次越过门槛至最大振幅所经历的时间间隔,以μs 表示。
因受传播的影响而其物理意义变得不明确,有时用于机电噪声鉴别。
平均频率（Average Frequency）：该参数是针对一个完整的声发射撞击信号而言的。
以kHz为单位，与振铃计数和持续时间有关，能粗略反映信号的频率。
初始频率（Initiation Frequency）：该参数是针对信号的上升时间段而定义的频率，以kHz为单位，与峰前振铃计数和上升时间有关，能粗略反映信号的频率。
混响频率（Reverberation Frequency）：该参数是针对信号峰值后的时间段而定义的频率，以kHz为单位，与振铃计数、峰前振铃计数、持续时间和上升时间有关，能粗略反映信号的频率。
到达时间（Arrival time）：一个声发射波到达传感器的时间,以μs 表示。
决定了波源的位置、传感器间距和传播速度,用于波源的位置计算。
声发射特征参数组合值：RA值、初始频率/混响频率
1. 1 累积计数参数
累积计数参数指在一个声发射过程中, 声发射信号某一特征量的累加值。
该类参数从整体上描述了声发射的总强度, 属过程参数, 也是材料内部结构变化累加效果的外部表现。
这类声发射参数有:
1. 1. 1 声发射事件总数
图 1 所示为一突发型信号波形, 当对其包络检测后, 波形超过预设的阈值电压并维持一定时间, 则形成一个矩形脉冲, 称为一个事件。
一个声发射过程中所发出的事件总数, 即为所有这些事件的和。
1. 1. 2 振铃总计数
图2 为一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。
振铃计数在一定程度上反映了声发射信号中的幅度。
它对连续性信号的测量更为有效, 而事件计数则主要用来测量突发性信号。
1. 1. 3 总能量
在无损监测中, 声发射信号的能量是与信号幅度及幅度分布有关的参数, 通常以信号幅度的平方、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。
因此, 只有数学上的意义, 而并非声发射信号的真实能量。
尽管如此, 声发射能量对于材料的断裂及损伤程度的评价仍然具有重要意义。
1. 1. 4幅度总计数
信号的幅值通常是指信号的峰值或有效值。
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。
1. 1. 5大事件计数
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。
1. 2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位时间内的变化情况, 是声发射信号瞬间特征的描述, 是状态参数。
变化率参数与材料内部的变形速率以及裂纹的扩展速率有着直接关系。
这类参数有事件计数
率、振铃计数率、能量释放率和大事件计数率等。
1. 2. 1事件计数率
事件计数率是指单位时间内发生的声发射事件的个数。
1. 2. 2振铃计数率
振铃计数率又称为声发射率, 是指单位时间内发生的振铃的个数。
1. 2. 3能量释放率
能量释放率是单位时间内材料释放出的声发射信号能量。
1. 3统计参数
统计参数是指材料在某一力学过程中声发射性能的统计规律, 属于统计特征参数。
由于声发射过程具有随机性, 因而用统计的方法来获取声发射过程中的性能参数是常用的一种方法。
实践表明这种方法十分有效。
这类参数有:
1. 3. 1幅度分布
幅度分布是指对某一声发射过程, 根据其声发射信号峰值或有效值的大小的不同范围分别进行事件计数而得到的统计结果。
幅度分布又分为分级幅度分布和累积幅度分布。
1. 3. 2频率分布
频率分布是对某一声发射过程中声发射信号频率成分进行统计所得到的结果。
不同材料、不同状态以及不同的变形或开裂过程所产生的声发射信号的频率不同, 频率分布反映声发射信号的频率组成。
1. 3. 3持续时间分布
持续时间分布是对声发射信号脉冲超过某一预置门槛值的时间长短进行统计的结果, 它反映信号的连续程度。