声发射技术及应用1教程课件

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1、1-声发射技术及应用-1(1)教程声发射技术及应用声发射技术及应用东北石油大学 戴 光什么是声发射？什么是声发射？声发射检测原理声发射检测原理声发射技术的特点声发射技术的特点主要研究内容主要研究内容 传统声发射的定义传统声发射的定义 声发射声发射(Acoustic Emission，简称简称AE)是指物体在受是指物体在受 到形变或外力作用时，因迅速释放弹性能量而产生瞬态到形变或外力作用时，因迅速释放弹性能量而产生瞬态 应力波的一种物理现象。应力波的一种物理现象。一、什么是声发射？一、什么是声发射？ 一、什么是声发射？一、什么是声发射？ 广义的声发射广义的声发射 随着声发射研究领域的扩大，声发射

2、的含义已广义化，比如泄漏过程、轴承的磨损、钻井过程、骨关节的随着声发射研究领域的扩大，声发射的含义已广义化，比如泄漏过程、轴承的磨损、钻井过程、骨关节的损伤和木材干燥时发出的声音等也都被称为损伤和木材干燥时发出的声音等也都被称为AE。这些广义解释的这些广义解释的AE情形很多，而且有大量的研究成果。情形很多，而且有大量的研究成果。二、声发射检测技术原理二、声发射检测技术原理声发射检测技术原理图声发射检测技术原理图声发射源声发射源材料中传播材料中传播换能器换能器背景噪声背景噪声耦合界面耦合界面综合分综合分析研究析研究数据显示数据显示信号处理信号处理声发射仪声发射仪（接收信号）（接收信号）其它辅其它

3、辅助信息助信息推断声发源状态或严重度推断声发源状态或严重度由由于于声声发发射射技技术术具具有有动动态态检检测测与与分分析析的的特特点点，从从50年年代代以以来来，声声发发射射技技术术得得到到许许多多发发达达国国家家工工业业的的重重视视，在在理理论论研研究究、实实验验研研究究和和工工业业实实用用三三个个方方面面进进行行大大量量的的工工作作，取取得得了了相相当当的的进进展展。综综合合分分析析不不同同发发展展阶阶段段的的 大大量量文文献献可可以以看看出出，声声发发射射理理论论和和技技术术研研究究主主要要围围绕绕、正正反反两两个个问问题题进进行行即即声声发发射射源源识别和声发射源评价识别和声发射源评价

4、，具体研究内容可概括为几个方面，具体研究内容可概括为几个方面: 三、声发射技术的主要研究内容三、声发射技术的主要研究内容 不同声发射源模式或物理机制的理论与实验不同声发射源模式或物理机制的理论与实验研究。研究。 声发射波在固体材料中的传播理论。声发射波在固体材料中的传播理论。 机械声发射信号与电信号的转换机械声发射信号与电信号的转换高灵高灵敏度、多频带宽度和用途的换能器。敏度、多频带宽度和用途的换能器。 声发射信号特征与源定位。声发射信号特征与源定位。多参量、多功能、高速度和实时分析的多参量、多功能、高速度和实时分析的数字式新型声发射检测分析仪。数字式新型声发射检测分析仪。三、声发射技术的主要

5、研究内容三、声发射技术的主要研究内容 声声发发射射信信号号处处理理（如如利利用用神神经经网网络络技技术术对对声声 发发射射源源特特性性进进行行模模式式识识别别，模模糊糊综综合合评评价价等等）的的新新理理论论、新方法。新方法。 声发射检测声发射检测/监测、评价的新方法及标准。监测、评价的新方法及标准。 声发射含义的广义化声发射含义的广义化扩展新的研究和应用领域。扩展新的研究和应用领域。三、声发射技术的主要研究内容三、声发射技术的主要研究内容 不同声发射源模式或物理机制的理论与实验不同声发射源模式或物理机制的理论与实验研究研究 声声发发射射是是一一种种常常见见的的物物理理现现象象。树枝枝在在它它真

6、真正正断断裂裂之之前前会会发出出断断裂裂的的声声音音，踏踏上上薄薄冰冰时冰冰会会发出出声声音音，预示着即将的塌陷。示着即将的塌陷。 五五十十年年代代初初，德德国国人人凯凯塞塞尔尔( (Kaiser)Kaiser)通通过过对对多多种种金金属属材材料料声声发发射射现现象象的的研研究究，发发现现了了声声发发射射不不可可逆逆效效应应凯凯塞塞效效应应：即即声声发发射射现现象象在在第第一一次次加加载载时时产产生生，如如果果第第二二次次及及以以后后各各次次加加载载载载荷荷小小于于等等于于第第一一次次加加载载载载荷荷，此此时不产生声发射，但当载荷大于第一次加载载荷时，又将产生声发射。时不产生声发射，但当载荷大

7、于第一次加载载荷时，又将产生声发射。三、声发射技术的主要研究内容三、声发射技术的主要研究内容凯赛尔博士试验用的仪器和设备凯赛尔博士试验用的仪器和设备Dr Kaisers AE-sensor and specimen setup(Dissertation, 1949)Kaiser Effect: A material produces AE not before exceeding the highest load previously experienced. (see point Z) Kaiser was the first who used the acoustic emission m

8、ethod to determine the maximum stress a specimen experienced in the past凯凯 赛赛 尔尔 效效 应应 凯塞尔认为晶界的变形不协调引起的摩擦是声发射的主要来源。凯塞尔认为晶界的变形不协调引起的摩擦是声发射的主要来源。 六十年代，在美国出现了声发射技术的研究高潮。六十年代，在美国出现了声发射技术的研究高潮。 Schofield Schofield提出了声发射来源于材料内部机制位错运动。提出了声发射来源于材料内部机制位错运动。 连续型型声声发发射射信信号号来来源源于于位位错错钉钉扎扎和和交交叉叉滑滑移移；突突发发型型声声发发射射

9、信信号号与与堆堆垛垛层层错错的的形形成成和和机机械械孪孪晶的快速变形机构有关。晶的快速变形机构有关。 三、声发射技术的主要研究内容三、声发射技术的主要研究内容 声发射波在固体材料中的传播理论声发射波在固体材料中的传播理论三、声发射技术的主要研究内容三、声发射技术的主要研究内容 回回想想一一下下石石子子或或小小鸟鸟落落进进池池塘塘时时所所产产生生的的波波纹纹，就就可可以以想想象象出出声声发发射射波波的的形形象象。波波纹纹从从源源处处向向外外扩扩散散最最终到达岸边，以一种很复杂的方式反射并最终消失。终到达岸边，以一种很复杂的方式反射并最终消失。 由由于于波波纹纹的的作作用用，靠靠近近池池塘塘岸岸边

10、边的的漂漂浮浮软软木木塞塞会会以以一一种种很很复复杂杂的的韵韵律律上上下下振振动动几几秒秒钟钟，即即使使石石子子的的作作用用在在不不到到一一秒秒的的时时间间内内已已经经消消失。失。 声声发发射射波波的的传传播播具具有有相相同同的的原原理理。来来自自于于源源事事件件的的短短脉脉冲冲仅仅仅仅是是声声发发射射过过程程的的开开始始。在在传传感感器器处处的的运运动动已已大大不不同同于于源源处处的的原原始始振动。振动。三、声发射技术的主要研究内容三、声发射技术的主要研究内容 池塘中波纹和构件中声发射波的主要差别是声发射过程的发生要快许多倍。典型的声发射运动在百万分之池塘中波纹和构件中声发射波的主要差别是声

11、发射过程的发生要快许多倍。典型的声发射运动在百万分之几秒就能完成。波或许通过千分之一秒就可以到达传感器，再经过百分之一秒就能消失。几秒就能完成。波或许通过千分之一秒就可以到达传感器，再经过百分之一秒就能消失。 在池塘和构件之间的另外一个不同点就是，通常情况下构件中波的传播更复杂。首先，构件有许多表面会在池塘和构件之间的另外一个不同点就是，通常情况下构件中波的传播更复杂。首先，构件有许多表面会对波进行反复的反射。其次，固体既可以承受剪切力又能承受压缩力。这导致了可以同时被激发出几种不同类对波进行反复的反射。其次，固体既可以承受剪切力又能承受压缩力。这导致了可以同时被激发出几种不同类型（模式）的波

12、。型（模式）的波。三、声发射技术的主要研究内容三、声发射技术的主要研究内容波的传播模式波的传播模式 声发射波在介质中的传播，根据质点的振动方向和传播方向的不同，可构成纵波、横波、表面波、板波等声发射波在介质中的传播，根据质点的振动方向和传播方向的不同，可构成纵波、横波、表面波、板波等不同传播模式。不同传播模式。1 1纵波纵波 波的传播方向是与质点的运动方向相一致的，这样的波称为纵波。纵波在介质中传播时会产生质点的稠密波的传播方向是与质点的运动方向相一致的，这样的波称为纵波。纵波在介质中传播时会产生质点的稠密部分和稀疏部分，故又称疏密波。部分和稀疏部分，故又称疏密波。 纵波传播示意图 三、声发射

13、技术的主要研究内容三、声发射技术的主要研究内容2. 2. 横波横波 各质点的运动情况与纵波情况相似。但由于质点的振动方向对波的传播方向是横方向的，这种波称为横波。横波在介质中传播时介质会相应地产生交变的剪切形变故又称剪切波或切变波。 横波纵波传播示意图 三、声发射技术的主要研究内容三、声发射技术的主要研究内容3 3表面波表面波( (瑞利波瑞利波) ) 在半无限大固体介质与气体介质的交界面上，可产生瑞利波，这是瑞利(Rayleigh)于1887年首先研究并证实其存在的。 表面波沿深度约为12个波长的固体近表面传播，波的能量随传播深度增加而迅速减弱。椭圆运动可视为纵向振动和横向振动的合成，即纵波和

14、横波的合成，因此瑞利波和横波一样只能在固体介质中传播不能在液体或气体介质中传播。 瑞利波传播示意图 三、声发射技术的主要研究内容三、声发射技术的主要研究内容4.4.板波板波 如果固体物质的尺寸进一步受到限制而成为板状，则当板厚小到某一程度时，瑞利波就不会存在而只能产生各种类型的板波。 板波中最主要的一种是兰姆波，狭义地讲，通常所说的板波即指兰姆波。 兰姆波是纵波与横波组合的波，它只能在固体薄板中传播，质点作椭圆轨迹运动，按质点的振动特点可分为对称型(膨胀波)和非对称型(弯曲波)两种。反对称模式，a0对称模式，s0板中Lamb(兰姆)波的基本形式三、声发射技术的主要研究内容三、声发射技术的主要研

15、究内容 a a0 0 LambLamb波波模模式式（弯弯曲曲模模式式）是是声声发发射射检检测测中中最最重重要要的的波波型型。它它通通常常情情况况下下会会产产生生一一种种比比s s0 0 （对对称称模模式式）波波幅幅度度高高的的波波，且且在在典典型型的的结结构构（薄薄板板）中中它它传传播播得得也也更更快快（约约30003000米米秒秒），因因此此会会先先到到达达传传感感器器。这这两两族族LambLamb波波中中的的其其它它成成员员（称称为为a a1 1 或或s s1 1，等等等等）可可比比a a0 0 或或s s0 0传传播播得得都都快快，但但是是它它们们的的幅幅度度都都较较低低，因此，它们相对

16、不重要。因此，它们相对不重要。 靠近声源时，即在一或两倍板厚内，按纵波和剪切波考虑会更好一些。靠近声源时，即在一或两倍板厚内，按纵波和剪切波考虑会更好一些。 声发射波在固体材料中的传播理论是理解各种变量和评价每个检测结果或状态的关键。声发射波在固体材料中的传播理论是理解各种变量和评价每个检测结果或状态的关键。 机械声发射信号与电信号的转换机械声发射信号与电信号的转换高灵敏度、多频带宽度和用途的传感器。高灵敏度、多频带宽度和用途的传感器。三、声发射技术的主要研究内容三、声发射技术的主要研究内容外壳接头压电晶体耐磨板声发射传感器结构示意图为为了了感感觉觉到到声声发发射射波波，使使用用了了压压电电晶

17、晶体体传传感感器器。当当受受到到挤挤压压（变变形形）时时，压压电电材材料料会会产产生生一一个个电电压压值值和和一一个个相相应应的的分分离离电电荷荷。在在声声发发射射传传感感器器中中，变变形形是是由由振振动动引引起起的的。当当压压电电晶晶体体受受到到进进入入的的应应力力波波撞撞击击时时的的弹弹性性反反应应。压压电电元元件件被被固固定定在在传传感感器器壳壳内内。电电压压是是由元件材料本身产生的。元件不需要额外的电源。由元件材料本身产生的。元件不需要额外的电源。高灵敏度、多频带宽度和用途的传感器高灵敏度、多频带宽度和用途的传感器三、声发射技术的主要研究内容三、声发射技术的主要研究内容传感器的类型、特

18、点和适用范围传感器的类型、特点和适用范围 类型类型特特 点点适用范围适用范围单端谐振传感器单端谐振传感器谐振频率，在50300kHz内，典型应用为150kHz，主要取决于晶片的厚度，敏感于位移速度。响应频带窄，波形畸变大，但灵敏度高，操作简便，价格便宜，适于大量常规检测 大多数材料研究和构件的无损检测宽宽 频频 带带传传 感感 器器响应频率，约为1001000kHz，取决于晶片的尺寸和结构设计。灵敏度低于谐振传感器，幅频特性不甚理想，但操作简便，适于多数宽带检测频谱分析，波形分析等信号类型或噪声的鉴别差动传感器差动传感器由两个压电晶片的正负极差接而成，输出差动信号：与单端式相比，灵敏度较低，但

19、对共模电干扰信号有好的抑制能力，适于强电磁噪声环境强电磁干扰环境下，要替代单端式传感器高温传感器高温传感器采用居里点温度高的晶片，如铌酸锂晶片。使用温度可达540高温环境下的检测，如在线反应容器微型传感器微型传感器一般为单瑞谐振传感器，因受体积尺寸限制，响应频带窄，波形畸变大小制件试样的试验研究和无损检测三、声发射技术的主要研究内容三、声发射技术的主要研究内容声发射信号特性与源定位声发射信号特性与源定位非统计和统计参量的信号表征方法 仪器输出的声发射信号是随机和不确定的复杂信号，选取哪些特征参量，正确地记录和描述这些信号，仪器输出的声发射信号是随机和不确定的复杂信号，选取哪些特征参量，正确地记

20、录和描述这些信号，是声发射检测技术中遇到的第一个重要问题。是声发射检测技术中遇到的第一个重要问题。 到目前为止，还不能直接检测到声发射源发射出的原始波形，声发射检测还只能以传感器的输出为基到目前为止，还不能直接检测到声发射源发射出的原始波形，声发射检测还只能以传感器的输出为基础。础。构件中的典型声发射波形 声发射信号的处理与表征方法通常用非统计参量和统计参量两种。声发射信号的处理与表征方法通常用非统计参量和统计参量两种。 一一个个信信号号的的表表征征用用非非统统计计参参量量，例例如如，声声发发射射信信号号的的幅幅度度、能能量量、振振铃铃、计计数数、事事件件、上上升升时时间间、持续时间和门槛等。

21、持续时间和门槛等。 多多个个信信号号及及它它们们之之间间的的关关系系用用统统计计参参量量表表征征，如如总总振振铃铃计计数数、总总事事件件数数、总总能能量量、计计数数率率、RMSRMS、幅幅度度分分布布和和定定位位点点分分布布等等，再再利利用用辅辅助助参参量量( (如如压压力力、温温度度、时时间间、位位移移和和应应变变等等) )，就就可可得得到到数数十十个个相相关图。关图。 三、声发射技术的主要研究内容三、声发射技术的主要研究内容 在实际的声发射检测中，检测到的单个信号是经过多次反射和波型变换的复杂脉冲信号。在声发射在实际的声发射检测中，检测到的单个信号是经过多次反射和波型变换的复杂脉冲信号。在

22、声发射检测分析仪中，对单个声发射信号常用以下检测分析仪中，对单个声发射信号常用以下6个表征参量。个表征参量。 （1）声发射事件与振铃计数）声发射事件与振铃计数 一一个个突突发发型型信信号号的的时时域域波波形形，通通过过包包络络检检波波后后，波波形形超超过过预预置置的的阀阀值值电电压压(也也称称门门槛槛值值)形形成成一一个个脉脉冲冲，该该脉冲就是一个事件计数。脉冲就是一个事件计数。 一一般般，一一个个声声发发射射事事件件反反映映了了声声源源一一次次应应变变能能的的释释放放。若若将将时时域域波波形形中中超超过过门门槛槛值值的的振振铃铃次次数数形形成成矩矩形形脉脉冲，则计数这些振铃脉冲就是振铃计数，

23、如图所示，跃过门槛值的振铃计数为冲，则计数这些振铃脉冲就是振铃计数，如图所示，跃过门槛值的振铃计数为7。 三、声发射技术的主要研究内容三、声发射技术的主要研究内容 声发射信号特征参量声发射信号特征参量三、声发射技术的主要研究内容三、声发射技术的主要研究内容VoltsordBTimeAmplitudeThresholdandFirstthresholdcrossingDuration幅度（峰值幅度）幅度（峰值幅度） 幅度是指时域波形中超过门槛值的峰值电压。幅度是指时域波形中超过门槛值的峰值电压。能量能量 将声发射信号的幅度平方，然后进行包络检波，求出检波后的包络线所围的面积，并依此作为信号所包将

24、声发射信号的幅度平方，然后进行包络检波，求出检波后的包络线所围的面积，并依此作为信号所包含能量的量度。含能量的量度。上升时间上升时间 在时域波形中，第一次超过门槛的振铃脉冲到峰值幅度的时间为上升时间。在时域波形中，第一次超过门槛的振铃脉冲到峰值幅度的时间为上升时间。持续时间持续时间 时域波形中第一次超过门槛值的振铃脉冲到最后一个超过门槛值振铃脉冲之间的时间为持续时间。时域波形中第一次超过门槛值的振铃脉冲到最后一个超过门槛值振铃脉冲之间的时间为持续时间。 三、声发射技术的主要研究内容三、声发射技术的主要研究内容三、声发射技术的主要研究内容三、声发射技术的主要研究内容统计参量的表征方法 在在材材料

25、料测测试试和和压压力力容容器器声声发发射射检检测测过过程程中中，将将采采集集到到大大量量的的声声发发射射信信号号，对对这这些些信信号号进进行行处处理理和和分分析需采用统计参量的表征方法。析需采用统计参量的表征方法。 （1）事件总计数、事件计数率、振铃总计数和振铃计数率）事件总计数、事件计数率、振铃总计数和振铃计数率 在在声声发发射射信信号号处处理理中中，将将试试验验开开始始到到结结束束(或或某某一一阶阶段段)的的事事件件计计数数进进行行累累积积，称称为为事事件件总总计计数数。也也可以计单位时间内的事件数目，称为事件计数率。可以计单位时间内的事件数目，称为事件计数率。 事事件件计计数数方方法法着

26、着重重声声发发射射事事件件出出现现的的数数目目和和频频度度，而而不不注注意意事事件件的的幅幅度度。它它相相当当于于裂裂纹纹扩扩展展过过程程中中释放应变能的次数和变化率。释放应变能的次数和变化率。三、声发射技术的主要研究内容三、声发射技术的主要研究内容从从试试验验开开始始到到结结束束(或或某某一一阶阶段段)的的振振铃铃计计数数的的累累积积，称称为为振振铃铃总总计计数数。而而单单位位时时间间内内的的振振铃铃数数称称为为振振铃计数率。这两统计参量也与裂纹状态和变化率有关。铃计数率。这两统计参量也与裂纹状态和变化率有关。 但但是是，由由于于振振铃铃计计数数受受传传感感器器的的特特性性和和试试件件、结结

27、构构的的几几何何形形状状等等因因素素的的影影响响很很大大，所所以以测测试试中中更更常常用用事件总计数和事件计数率。事件总计数和事件计数率。（2）幅度分布）幅度分布 幅度分布是指按声发射信号峰值幅度的大小分别进行事件累积计数。试验表明，不同的声发射源具有幅度分布是指按声发射信号峰值幅度的大小分别进行事件累积计数。试验表明，不同的声发射源具有不同的幅度分布，主要有随幅度增加而事件数单调减少的高斯分布和对数正态分布两种。它也是反映声发射不同的幅度分布，主要有随幅度增加而事件数单调减少的高斯分布和对数正态分布两种。它也是反映声发射源本质的重要统计特征参量。源本质的重要统计特征参量。 三、声发射技术的主

28、要研究内容三、声发射技术的主要研究内容（3）总能量和总幅度）总能量和总幅度 从试验开始到某一阶段测得的声发射信号能量或幅度累积，从试验开始到某一阶段测得的声发射信号能量或幅度累积， 称为总能量或总幅度。称为总能量或总幅度。 通通常常取取X轴轴为为时时间间或或载载荷荷，Y轴轴为为总总能能量量或或总总幅幅度度。由由测测试试数数据据所所绘绘出出的的曲曲线线可可以以反反映映出出试试件件或或结结构构内内活性缺陷的破坏过程。活性缺陷的破坏过程。三、声发射技术的主要研究内容三、声发射技术的主要研究内容声发射源定位 在在声声发发射射检检测测中中，声声发发射射源源(简简称称声声源源)主主要要为为裂裂纹纹的的萌萌

29、生生和和扩扩展展、屈屈服服和和塑塑性性变变形形、夹夹渣渣物物的的断断裂裂和脱开等。这些声发射源多数表现为点源，并以球面波的形式向四面八方发射能量。和脱开等。这些声发射源多数表现为点源，并以球面波的形式向四面八方发射能量。 因因此此，一一个个声声发发射射传传感感器器的的检检验验是是无无取取向向性性的的。两两个个声声发发射射传传感感器器通通过过时时差差计计算算对对声声发发射射源源可可以以进进行行线线定定位位，而而三三个个以以上上传传感感器器通通过过时时差差计计算算可可对对声声发发射射源源进进行行面面定定位位。由由于于瞬瞬态态应应力力波波在在传传播播过过程程能能量量逐逐渐衰减，因此，传感器之间距离应

30、在声源的可检测范围之内。渐衰减，因此，传感器之间距离应在声源的可检测范围之内。三、声发射技术的主要研究内容三、声发射技术的主要研究内容衰衰 减减 当声波在构件中传播时，它的幅度就降低。这一影响称为衰减当声波在构件中传播时，它的幅度就降低。这一影响称为衰减 。衰减是由几个因素造成的。在大多衰减是由几个因素造成的。在大多数结构中，最主要的因素是数结构中，最主要的因素是几何扩散，结构边界的散射以及吸收几何扩散，结构边界的散射以及吸收。 在在现实的的结构中，构中，边界把界把应力波限制在一个有限的空力波限制在一个有限的空间里，所以来自于波束里，所以来自于波束扩散的衰减是有限的。散的衰减是有限的。 衰减的

31、第二个主要原因就是在结构边缘或几何不连续处的反射（散射）。当波遇到不连续处时，一部衰减的第二个主要原因就是在结构边缘或几何不连续处的反射（散射）。当波遇到不连续处时，一部分能量被反射回来。分能量被反射回来。 衰减的第三个原因是吸收。波中的衰减的第三个原因是吸收。波中的弹性能和性能和动能被能被传导波的材料吸收并波的材料吸收并转化成化成热量。量。 绘制制衰减衰减曲曲线的的方法：方法：在距在距传感器不同距离的几个位置上各断感器不同距离的几个位置上各断铅几次，然后几次，然后记录每次断每次断铅的幅度。在的幅度。在每个距离上取幅度的平均每个距离上取幅度的平均值，然后，然后绘出出平均幅度随距离的曲平均幅度随

32、距离的曲线图。 三、声发射技术的主要研究内容三、声发射技术的主要研究内容声声发发射射源源定定位位是是声声发发射射检检测测与与评评定定中中一一个个重重要要指指标标。较较常常见见的的有有区区域域定定位位法法和和点点定定位位法法（也也称称时时差差定定位法）。位法）。 区区域域定定位位方方法法对对传传感感器器的的安安装装位位置置没没有有特特殊殊要要求求，即即不不必必按按照照一一定定的的阵阵列列形形式式布布置置，传传感感器器的的间间距距可可以以较较大大，但但要要求求在在被被检检区区域域任任意意位位置置处处的的声声源源信信号号至至少少被被其其中中一一个个传传感感器器接接收收到到，声声源源的的位位置置就就是

33、是首首先先接接收收到该声源信号的传感器的位置。到该声源信号的传感器的位置。 该方法灵活且检测范围大，但定位结果因为是表示一定区域内的缺陷，所以具有不确定性。该方法灵活且检测范围大，但定位结果因为是表示一定区域内的缺陷，所以具有不确定性。 根据时差定位原理，推导出声源线定位公式：根据时差定位原理，推导出声源线定位公式： a = vt/2 (t为正，为正，a在在x轴的正方向）轴的正方向） 例例：已已知知压压力力容容器器上上两两传传感感器器S1和和S2的的间间距距L=1600mm, 在在传传感感器器S1处处断断铅铅，测测得得到到达达传传感感器器S2的的时时差差为为 t=500s。 波速波速 v2a/

34、t=1.6/(50010-6)=3200m/s声声 源源 线线 定定 位位 原原 理理2a2LS2S1XY声源声源声源声源线定位定位图声源三角定位原理声源三角定位原理声声 源源 球球 面面 定定 位位三、声发射技术的主要研究内容三、声发射技术的主要研究内容数字式声发射检测分析仪数字式声发射检测分析仪AMSY-5: 1st AE-system with central PCI bus controller. AMSY4-channels can beused with AMSY-5. For Windows 2K and XP.数字式新型声发射检测分析仪数字式新型声发射检测分析仪 AMSY-52

35、 2通道通道AEAE卡卡PCI-2PCI-2 现代科学技术史的研究表明现代科学技术史的研究表明,一门新技术的发展必需具备三个条件一门新技术的发展必需具备三个条件: 社会需要社会需要 具有新的方法和独特之处具有新的方法和独特之处 对研究者有很强的吸引力对研究者有很强的吸引力四、声发射检测技术的特点四、声发射检测技术的特点 声发射技术之所以有生命力声发射技术之所以有生命力, 除了该技术的社会发展背景和跨学科、多领域的研究课题外，主要还与它具除了该技术的社会发展背景和跨学科、多领域的研究课题外，主要还与它具有其他技术不可取代的自身特点有关。声发射检测技术的主要特点如下：有其他技术不可取代的自身特点有

36、关。声发射检测技术的主要特点如下： 声发射检测技术是一种动态无损检测技术。这是声发射检测同其它检测技术的根本区别。声发射探测到的声发射检测技术是一种动态无损检测技术。这是声发射检测同其它检测技术的根本区别。声发射探测到的声源能量来自被测试物体活性缺陷的本身，而不是由无损检测仪器提供（如：超声或射线探伤方法）。因此，声声源能量来自被测试物体活性缺陷的本身，而不是由无损检测仪器提供（如：超声或射线探伤方法）。因此，声发射检测技术具有实时、在线的特点，并有广泛地应用前景。发射检测技术具有实时、在线的特点，并有广泛地应用前景。四、声发射技术的特点四、声发射技术的特点 除极少数材料外，黑色金属、有色金属

37、、复合材料、塑料、木材、岩石和混凝土等各种固体材料都除极少数材料外，黑色金属、有色金属、复合材料、塑料、木材、岩石和混凝土等各种固体材料都有声发射现象。有声发射现象。10-4次次 声声可听声可听声超超 声声高频超声高频超声10-110210510810111014四、声发射技术的特点四、声发射技术的特点次次 声：声：104Hz几十几十Hz可听声：几十可听声：几十Hz20KHz超超 声：声：20KHz105KHz高频超声：高频超声：105KHz1011KHz压力容器声发射检测频率：压力容器声发射检测频率：100300KHz四、声发射技术的特点四、声发射技术的特点 声声发发射射检检测测技技术术是是

38、一一种种整整体体检检测测技技术术。在在一一次次试试验验过过程程中中，通通过过按按一一定定阵阵列列布布置置少少量量固固定定不不动动的的传传感感器器，声声发发射射检检测测仪仪就就可可获获得得被被检检对对象象中中声声源源在在检检测测过过程程中中的的活活动动信信息息，并并可可确确定定声声源源的的大大致致位位置置。适适用用于于工业过程在线监控及早期或临近破坏预报。工业过程在线监控及早期或临近破坏预报。 声声发发射射检检测测方方法法对对线线性性缺缺陷陷较较为为敏敏感感，它它能能探探测测到到在在外外加加结结构构应应力力下下这这些些缺缺陷陷的的活活动动情情况况，稳稳定定的的缺缺陷不产生声发射信号。陷不产生声发射信号。 四、声发射技术的特点四、声发射技术的特点 声发射检测方法对构件的几何形状无特殊要求，适于用形状复杂构件的活性缺陷检测与评价。声发射检测方法对构件的几何形状无特殊要求，适于用形状复杂构件的活性缺陷检测与评价。 对于在用设备的定期检验，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。对于在用设备的定期检验，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。 从从以以上上特特点点可可以以看看出出，声声发发射射检检测测与与常常规规的的无无损损检检测测方方法法有有很很大大的的差差别别，可可以以完完成成许许多多常常规规检检测测所所不不能完成的任务。能完成的任务。谢谢大家！