声发射技术研究现状

声发射技术研究现状
声发射技术（Acoustic Emission, AE）是无损检测技术的一个分支，是一种检测材料结构的有力手段。

目前，灌状容器、管道、道路、桥梁、航天、机械构件等各方面得到广泛应用。

声发射技术起源于二十世纪初期，美国学者Obert 和Duvall 开创了现代声发射技术的基础，其使用压电晶片作为探头，前置放大为80-100dB，频率区间限制为150-10000Hz。

此后，各种努力与尝试主要集中在各种材料变形与断裂过程中的声发射现象研究。

Czochralski 发现锡和锌晶体孪生过程发出“哭声”。

Ehrenfest 和Yoffe研究发现盐和锌变形过程伴随着点击声。

地震学家Kishinouye 首次开发和使用仪器来发现木材实验过程中产生的声发射。

Forster 和Scheil 使用自制的仪器研究马氏体相变过程中的声发射。

声发射技术由Obert (1941)和Hodgson (1942)最早用于工程材料研究，他们不仅提出了声发射的基本思想，并且对材料的破裂点进行了定位研究，借此确定岩石中的最大应力区。

而作为一门新型技术方法与科学研究是从1950年德国的Kaiser开始进行的，他经过研究发现所有的金属材料再行变过程中都存在声发射现象，并且发现了声发射现象的不可逆效应，即凯瑟尔效应（Kaiser effect）：材料在重复加载时，在其应力值达到上次加载的最大应力之前不产生AE 信号。

1957年，Tatro进行了声发射现象的物理机制方面的研究,提出声发射是体积效应而不是表面,同时他还首次提出声发射技术可以作为研究工程材料行为疑难问题的工具,并预言声发射在无损检测方面有着独特的优势和应用前景。

60年代，瑞典、波兰、加拿大等国家相继研发了单通道、多通道的掩体声发射检测仪，并将其应用于矿井的大面积的地压活动和顶板冒落的预测预报。

60年代初，Green等人首先开始了声发射技术在无损检测领域的应用，成功地在焊接延迟裂纹监测、压力容器、核反应堆冷却液泄漏、固体发动机壳体各方面成功应用。

Dunegan对声发射技术进行了创新性的改进，将测试频率提高到1KHz～1MHz，从而有效地减少了背景噪声。

70年代末，随着计算机软、硬件技术的进步与成熟，声发射仪器实现了计算机自动监测与数据处理，扩展了声发射技术的应用领域。

声发射技术从实验室材料检测发展到工程大型构建的完整性监测。

商业用声发射检测开始从出现，如
Duengan创建了Duengan公司，贝尔试验室创立了物理声学公司(PAC)。

从整个70年代至80年代初，人们对于声发射的机制、波的传播、声发射信号分析进行了综合的研究。

80年代至现在，侧重于应用技术的研究和仪器的研制，而声发射机制的基础研究较少。

80年代初，美国PAC公司将微处理器技术应用于声发射检测仪器，研发了体积和重量更小的第二代源定位声发射仪器。

在该阶段声发射技术在管道、金属和玻璃钢压力容器等方面得到了工业化应用。

90年代，德国Vallen System公司、美国PAC公司、日本日铁株式会社等厂家分别研发了计算机程度高、体积小、质量轻的第三代声发射检测系统，系统增加了少量的波形观察、显示、记录、频谱分析等功能。

如今德国Vallen公司已经开发出第六代的多通道数字声发射检测仪器AMSY6，以及配套的先进的声发射信号处理软件包，可以对信号进行多种分析和处理。

PAC公司声发射产品依据其声发射卡型号不同而构成三个声发射系统。

即：DiSP系统、SAMOS系统、PCI-2系统，用于不同领域的应用。

我国从1973年开始声发射技术的研究工作，时值我国断裂力学的发展高峰，研究主要用来预报和测量裂纹扩展。

二十多年来，我国声发射技术从深度和广度上都有了长足的发展。

从研究方向上，从金属疲劳、压力容器、断裂力学发展到金属材料、复合材料、岩石和磁声发射、刀具破损和磨损、旋转机械、航天结构等方面。

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。

九十年代以来，我国已开始研究核压力容器材料和模拟容器的声发射检测技术，并已研制成功用于核反应的声发射换能器和前置放大器。

目前我国声发射技术既有基础性声发射源的识别研究(主要是金属焊接的缺陷)，也有金属材料、复合材料、磁声发射、岩石、过程监测、压力容器等多个领域广泛研究和应用。

目前我国声发射仪器的厂家有长沙鹏翔科技有限公司、北京声华兴业科技有限公司、科海恒生公司和沈阳电子所等，科海恒生公司制造和销售2—32通道CFAE-2001系列的参数式多通道声发射仪器，长沙鹏翔公司制造和销售数字化全波形声发射检测系统（PXWAE），沈阳电子所主要制造和销售2—8通道的多通道声发射仪。

另外一些单位针对具体设备的工程检测，基于声发射技术的原理研制出具有单一功能的专用检测仪器，这些仪器主要包括轴承故障检测仪、阀门泄漏
检测仪（沈阳电子所）、高压变压器局部放电检测仪（沈阳变压器厂和北京电力科学研究院）、摩擦声发射检测仪（北京航空航天大学）、声发射燃条燃速测试仪（航天总公司44所）、高精度声发射对刀装置（国防科技大学）以及刀具破损监测仪等。