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
传感器布置
• 1．传感器选择，包括类型和特性 • 2．传感器阵列方式、位置和间距 • 3．传感器固定与声耦合
设置与校准
• 1．检测参数设定 • 2．检测仪校准 • 3．各通道噪声水平检查 • 4．检测系统通道灵敏度调整 • 5．传播衰减测量 • 6．波速测量 • 7．定位校准
声发射技术介绍
介绍人：段庆儒
一、声发射技术概述
• 定义：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 • 解释：试件由于其结构不连续，在外界载 荷（压力、拉力、温度等）作用下，发生 变化而释放能量的现象。 • 产生条件：1、被测试件必须有结构不连续 2、有外界载荷
实际声发射源
• 变形 • 缺陷的断裂和扩展 • 流体泄漏 • 摩擦 • 撞击 • 燃烧 • 腐蚀
• Intreval(外接参数时间间隔)—范围0.3-3000ms,用于无信 • • • • • • • • •
号时最大的间隔，即时间驱动；有信号时有撞击驱动 （ms）。 Clock(时钟)：调节采样间隔，范围300s-10ms PCTE:选中将为16bit to 32 bit,用于疲劳试验 PCTA（PA0）：用于循环计数 Upper limit and Lower limit（PA0）:上下限 AE TR-Frontend filter:AE为AE+TR，TR只有波形 Burst interval（脉冲组间隔）：定义两个脉冲组的间隔， 一组可达16个脉冲 Pulses per burst（每组脉冲个数）：定义每组脉冲个数， 频率约为. 150kHz. Pulse amplitude（脉冲幅度）：如果仪器前面板的开关选 择为“remote‖位置，幅度为峰到峰值；如果选择“local‖ 位置，通过选钮调节为低或到最大幅度值。 Pulse Frequency:正常为默认：90-210kHz (-12dB points), 低30-210kHz (-12dB points).
接上页 • 对大型构件，可提供整体或大范围的快速
检测
• 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；
• 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；
• 由于对构件的几何形状不敏感，而适于检测其它
铅笔芯模拟信号源
传感器安装
• 表面准备 ：清除涂层和氧化皮，粗糙表面
应打磨 • 固定方式 ：常用固定夹具包括：松紧带、 胶带、弹簧夹、磁性固定器、紧固螺丝等。 一般压力约为0.7MPa。
•
声发射检测应用
• 除常用的金属、复合材料外，还适用于陶瓷、岩 • • • • • •
石、混凝土、木材、骨骼等固体材料及其结构件， 其应用范围包括： ① 材料表征； ② 构件结构完整性评价； ③ 运行及工艺过程监视； ④地质学应用； ⑤医学应用。 并已扩展到石油化学、航空航天、原子能、电力、 机械、矿业、地质、建筑等各行各业
结构件适用范围
推荐的门槛选择(Thr)
• 高灵敏度检测，多用于低幅度信号或高衰
减材料或基础研究—25-35dB • 中灵敏度检测，广泛用于材料研究和构件 无损检测—35-55dB • 低灵敏度检测，多用于高幅度信号或强噪 声环境下的检测—55-65dB
持续时间推荐定义(DurDT)
• 复合材料：100-200微妙 • 金属小事件：600微妙 • 高减金属构件：600微妙 • 低衰减金属构件：2000微妙
•
• 复合材料：300微秒 • 金属小事件：1000微秒 • 高缩减金属构件：1000微
秒 • 低衰减金属构件：20000 微秒
•
Pre.Trig and Trigger(前触发与触发器)
• 前触发—表示在触发前有多少个采样被存储，以微秒为
单位。数值为前触发的采样数目除以采样率（MHz）-波形参数 • 触发器： 1、选择（Normal）波形瞬态记录器有撞击的第一过门槛 触发 2、Master（主触发）:该通道的第一过门槛触发其自己的 瞬态波形记录器，其他的记录器为 "Slave" or "Pool." 3、Slave（从属）: 该通道的记录器被“Master‖ or a ―Pool‖通道触发，不是被自己的过门槛触发 4、Pool（池子）:被池子中的第一个撞击通道触发。在该 池子中，第一撞击通道为 “Master‖其它所有的通道为 "Slaves."
结论：声发射技术不是替代传统的方法，而 是一种新的补充手段
检测设备与信号处理原理图
声发射源 声电转换 传播 解释与评定
信 号 放 大
信 号 处 理
记 录 与 显 示
检测设备
• 声发射传感器 ---听诊器
材料—通常为压电陶瓷 作用--声发射波所引起的被检件表面振动转 换成电压信号 • 传感器的特性：频响宽度、谐振频率、幅 度灵敏度， • 取决因素：①晶片的形状、尺寸及其弹性 和压电常数；②晶片的阻尼块及壳体中安 装方式；③传感器的耦合、安装及试件的 声学特性。
探头类型与选择
• 压电型、电容型和光学型 • 常用的压电型又可分为：谐振式（单端和
差动式）、宽频带式、锥型式、高温式、 微型、前放内置式、潜水式、定向式、空 气耦合式和可转动式
结构形式
探头
Байду номын сангаас
探头灵敏度曲线
传感器类型、特点和使用范围
电缆
• 类型：同轴电缆、双芯绞合线和光纤电缆 • 阻抗匹配：输入阻抗一般为50 • 电缆长度 ：传感器电缆 –1.5米 • 前置放大器至主机的电缆长度，可从几米
至300米
前置放大器
前置放大器主要作用为
• ①高阻抗传感器与低阻抗传输电缆之间提
供阻抗匹配，以防信号衰减； • ②通过放大微弱的输入信号，以改善对电 缆噪声有关的信噪比； • ③通过差动放大，降低由传感器及其电缆 引进的共模电噪声； • ④提供频率滤波器
声发射仪器
信号探测与处理 突发型
连续型信号
声发射仪器类型
模拟式多通道声发射仪器示意图
数字化声发射仪器电路框图
声发射检测技术 --压力容器声发射检测程序 • 资料准备： • 1．申请单 • 2．材料牌号、焊接及热处理条件 • 3．总装图、包括焊缝和关键部位 • 4．设计压力、使用压力、验收压力和受压
历史 • 5．预计的噪声发射源
加载准备 • 1．加压程序，包括加压率、分级和最高压
持续时间计时：在通过门槛时开始
增益选择（Gain）滤波器（Filter）
• 如果系统使用可编程
的前置放大器时，设 置可编程增益，否则 不考虑。
• 1-(Hi) or 2-(Lo) 取决
在软件部分的选择
RearmT. (重整时间)
• Rearm Time（重整时间）
--通道进行新的撞击采集 的数据组。范围50us104ms, 如果没有过门槛信号，下 一个过门槛将触发新的数 据组；否则，RearmT重新 开始。 如果选择的RearmT小于当 前的DDT，则DDT将自动 小于RT200 ns
方法受到限制的形状复杂的构件
局限性 • 声发射特性对材料甚为敏感，又易受到机
据库和现场检测经验
电噪声的干扰--对数据的正确解释要有更为丰富的数
• 声发射检测，一般需要适当的加载程序 • 声发射检测所发现缺陷的定性定量，仍需
依赖于其它无损检测方法
现阶段声发射技术主要应用
• ①其它方法难以或不能适用的对象与环境； • ②重要构件的综合评价； • ③与安全性和经济性关系重大的对象。