无损检测之声发射.

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。

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。

111中国设备工程Engineer ing hina C P l ant中国设备工程 2018.05 （上）压力容器在石油化工、钢铁制造、食品检测等多个行业领域中广泛使用的设备，且与人们的日常生活具有紧密的联系性。

从一定程度上来说，压力容器属于具有较高危险性的特种承压设备，承受着高温、剧毒以及易燃等物质的高压，运行的过程中易出现爆炸等危险情况。

而一旦出现爆炸或者泄漏等危险情况，易出现火灾以及大面积中毒的情况，给周围的环境造成严重的污染。

鉴于此，国内外对于压力容器的设计与制造设定了严格的要求，通过利用无损检测技术检验压力容器是否达到合格的标准。

通过多年的实践，声发射检测技术成为了主要检测压力容器性能的无损检测手段，取得效果比较显著。

1 国内压力容器声发射检测的发展历程我国于20世纪70年代中期首先开展了对压力容器声发射检测技术的研究，并于80年代在中国特种设备检测研究中心对压力容器发射检测技术作出了进一步的完善研究，如对燕山石化、天津石化等化工场中的锅炉压力容器做出了细致的无损检测，并取得了较好的检测结果。

经过多年的发展，我国的石化企业检测单位与专业检测单位相继引进了大型声发射设备，广泛地开展对压力容器的检测工作，以便更好地确保压力容器的使用安全性与规范性。

通过应用声发射检测技术可以有效地鉴定压力容器的性能是否达标，防止出现安全事故。

现阶段，多个技术监督系统与军队系统积极地购买多通道的声发射检测设备，对压力容器实行全方位的检测工作。

为了更好地规范压力容器声发射检测技术的内容与方法，国家质量监督检验检疫总局相继出台了《特种设备检验检测机构管理规定》与《特种设备检验检测人员考核与监督管理规则》等两大政策内容。

随着相关政策的不断完善与改进，压力容器的声发射检测技术成为了我国特种设备主要应用的无损检测技术。

2 声发射检测技术的应用优势与应用原理2.1 应用优势我们将材料内部的局域部分在受到外界承载力影响或者温度影响的作用下，能够在其内部产生释放大量的瞬态弹性波的现象称之为声发射。

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
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。

无损检测术语----声发射检测2.1声发射acoustic emissionAE材料中局域源能量快速释放而产生瞬态弹性波的现象。

a）应力波发射stress wave emission；b）微震动活动microseismic activity；2.2声—超声acousto-ultrsonics AU将声发射信号分析技术与超声材料特性技术相结合，用人工应力波探测和评价构件中弥散缺陷状态、损伤情况和力学性能变化的无损检测方法。

2.3声发射信号持续时间AE signal duration声发射信号开始和终止之间的时间间隔。

2.4声发射信号终止点AE signal end声发射信号的识别终止点，通常定义为该信号与门槛最后一个交叉点。

2.5声发射信号发生器AE signal generator能够重复产生输入到声发射仪器的特定瞬态信号的装置。

2.6声发射信号上升时间AE signal rise time声发射信号起始点与信号峰值之间的时间间隔。

2.7声发射信号起始点AE signal start由系统处理器识别的声发射信号开始点，通常由一个超过门槛的幅度来定义。

2.8阵列array为了探测和确定阵列内源的位置而放置在一个构件上两个或多个声发射传感器的组合。

2.9衰减attenuation声发射幅度每单位距离的下降，通常以分贝每单位长度来表示。

2.10平均信号电平average signal level整流后进行时间平均的声发射对数信号，用对数刻度对声发射幅度进行测量，以dB AE 单位来表示（在前置放大器输入端，0dB AE对应于1μV）。

2.11声发射通道channel，acoustic emission由一个传感器、前置放大器或阻抗匹配变压器、滤波器、二次放大器、连接电缆以及信号探测器或处理器等构成的系统。

注：检测玻璃纤维增强塑料（FRP）时，一个通道可能采用两个以上的传感器；对这些通道可能进行单独处理，也可能按相似的灵敏度和频率特性进行预先分组处理。

无损检测中声发射技术应用研究第一章：绪论无损检测是指在对被检测物体进行检测时，不破坏被检测物体的情况下，通过非接触或隔离检测方法，对物体内部的缺陷或故障进行检测，以使问题得到及时解决。

随着科学技术的不断发展，各种无损检测技术得到了广泛的应用。

其中，声发射技术是无损检测中较为重要的技术之一，本文将对声发射技术在无损检测中的应用进行研究。

第二章：声发射技术的原理及特点声发射技术是一种基于物理学原理发展起来的无损检测方法。

其中，声发射波是指由撞击、龟裂、断裂等引起的超声波信号，其频率范围在几十千赫兹到几百千赫兹之间。

声发射检测系统通常由传感器、数据采集卡、数据处理程序和数据存储设备等组成。

声发射技术具有以下特点：1.无接触检测：声发射技术是通过检测声发射波信号，从而确定被检测物体内部有无缺陷或故障，不会对物体造成二次破坏。

2.高灵敏度：声发射技术可以检测到微小的裂缝、缺陷等，能够提前预测物体破坏的趋势，从而进行有效维修或更换。

3.实时监测：声发射技术能够即时记录声发射波信号的变化，并进行实时监测，从而有效地进行物体健康状态评估和预测。

4.广泛适用性：声发射技术适用于多种材料的无损检测，包括金属、陶瓷、玻璃、塑料等，应用领域广泛。

第三章：声发射技术的应用研究进展声发射技术在无损检测中的应用研究已经取得了显著的进展。

以下将从实验研究、应用案例和相关领域三个方面进行介绍。

1.实验研究近年来，越来越多的学者对声发射技术进行了实验研究。

例如，有学者针对航空航天领域的复合材料进行了声发射检测研究，通过对声发射波信号的分析，准确诊断出该复合材料的裂缝和破损状况。

同时，还有学者对钢材、铝材等多种金属材料进行了声发射检测实验，获取了关于疲劳损伤、塑性变形等方面的信息。

2.应用案例声发射技术在多个领域中得到了广泛应用。

例如，在民航领域中，声发射技术已成为一种重要的工具，用于实时检测机身结构和发动机的健康状态，防止事故的发生。

一.声发射声发射检测技术的发展及其现状人们知道声发射现象已经有几个世纪的历史，把声发射作为一门技术进行研究和开发是从上世纪50年代开始的。

声发射技术的发展大致可以分为三个阶段：探索研究阶段世纪50年代初德国的凯塞尔（Kaiser）用普通的可听声拾音器测量了五、六种材料在抗拉强度试验时的声发射，提出了畴界滑移产生声发射的机理。

他的重大发现之一是观察到声发射现象的不可逆效应，即尔（Kaiser）”效应。

“Kaiser效应”表明：材料被重新加载期间，在应力值达到上次加载最大应力之前不会产生声发射信号。

Kaiser同时提出了连续型和突发型声发射信号的概念。

由于采用的拾音器在可听声频率范围内，无法排除环境噪声的干扰。

快速加载用弹簧－质量块模型比拟声发射事件的发生过程a. 原始状态b. 新的平衡状态一.声发射产生的条件快速加载则该状态下弹簧系统贮能为：241kxU =若弹簧2突然减弱，它的刚度降低到，弹簧1的刚度不变，则系统组合刚度为：kk δ−()kk k k k δδ−−=222受到的拉力减小了，两个弹簧的平均拉力变为：p δ二.声发射产生机理1.位错运动与塑性变形刃型位错的结构由图可以看到：位错使周围的原子排列发生畸变，在外切应力的作用下，刃型位错沿滑移面运动。

二.声发射产生机理2.裂纹的形成与扩展裂纹的形成和扩展是一种主要的声发射源，它与材料的塑性变形有关。

一旦裂纹形成，材料局部应力集中得到卸载而产生声发射。

材料的断裂过程可以分为三个阶段：a. 裂纹形成；b. 裂纹扩展；c. 最终断裂。

干涉呈现复杂的模式。

半无限大物体内声发射波的传播三.声发射的传播循轨波的传播传播引起的波形分离 a.原始波形b传播760mm后的波形一.声发射信号的特征参数1.波击（Hit）和波击计数（Hits）波击：某一通道检测到的瞬态声发射信号，由通过门槛的包络线所形成的信号就是一个波击。

波击计数：系统对波击的累计计数，可分为总计数和计数率。