下载文档原格式
MADSEN Capella和耳遂听(OTOsuite)耳声发射模块用户指南产品名称:耳声发射测试仪产品型号: MADSEN Capella注册证编号/技术要求编号：国械注进20172217123生产日期：见英文标签 使用期限：5年注册人/生产企业名称:内特斯医疗丹麦有限公司Natus Medical Denmark ApS 注册人住所/生产地址：Hoerskaetten9,2630Taastrup, 丹麦注册人/生产企业地址联系方式：+4545755555代理人/售后服务单位名称：尔听美医疗器械(上海)有限公司代理人/售后服务单位住所：上海市钦州北路1001号12幢903-905室代理人/售后服务单位联系方式：总机：021-********/热线：4006902358文件编号7-50-1450-CN/08产品编号7-50-14500-CN版权声明未经Natus Medical Denmark ApS事先书面许可，不得复制本文档或程序的任何部分或将其存储于检索系统中，或通过任何形式或手段以电子、机械、复印、录制或其他方式进行传播。
版权所有©2019，Natus Medical Denmark ApS出版地：丹麦，出版商：Natus Medical Denmark ApS，丹麦本手册中的所有信息、插图和规格等内容均是基于本手册出版时有关该产品的最新信息编辑的。
Natus Medical Denmark ApS有权随时修改内容而无需发出通知。
版本发布日期2019/10/22技术支持请和供应商联系。
目录1设备说明42目标用途43排版说明44589915192020222223244 开箱5 装配 Capella 6 准备测试7 使用 Capella 测试耳声发射8 测试畸变产物耳声发射9 测试瞬态耳声发射和自发性耳声发射10 维修、清洁和维护11 其他参考文献12 技术规格 - MADSEN Capella 13 制造商14 制造商责任15 警告事项16 有关 EMC (电磁兼容性) 的注意事项17 符号定义26用户指南用户指南1设备说明MADSEN Capella是一款便携式耳声发射(OAE)设备。
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。
声发射检测技术的研究现状及发展方向【摘要】声发射检测技术具有常规检测技术不可替代的优势，特别是在在役压力容器检验检测方面，不停产情况下实时监控压力容器的运行状况，及作出剩余寿命的预测，本文介绍了生发射技术的发展过程及研究现状，对推广应用声发射技术有重要意义。
【关键词】油气管线;缺陷;石油储罐;声发射1.前言石油储罐的建设促进了我国经济的快速发展，但同时也带来潜在的危险。
储存介质具有高温、高压、高腐蚀性等特征，罐壁、罐底容易发生腐蚀、疲劳或由于潜在缺陷扩展破裂等损伤，当腐蚀达到一定程度，会造成泄漏和爆炸等严重事故，造成人民的生命财产的巨大损失，严重污染环境，破坏生态平衡妨碍国民经济的可持续发展。
在役石油储罐的定期检测是保证其安全运行的必要措施，许多事故隐患可以通过对在役石油储罐的定期检测来发现和消除。
我胜利油田现有石油储罐从几百立方到数万立方的大型储罐大约共有几千台，为了保证人民的生命财产安全，及保护环境的必要性，对这些储罐定期检测尤为重要。
现行的检测方法是停止使用并清罐后，用无损检测设备进行罐底检测，可以避免一些腐蚀引起的泄漏事故，但检测周期长、费用高。
对于一些大罐，全部操作过程可能要超过30天。
有些大罐本来没有缺陷，进行上面的一系列操作后，严重影响了生产的正常运行，造成了很大的资金浪费。
2.国内外声发射检测技术研究现状及发展趋势声发射AE（Acoustic Emission）是指材料内部局部区域在外界（应力或温度）的影响下，伴随能量快速释放而产生的瞬态弹性波现象，声发射作为一种检测技术起步于20世纪50年代的德国，20世纪60年代，该技术在美国原子能和宇航技术中迅速兴起，并首次应用于玻璃钢固体发动机壳体检测;20世纪70年代，在日本、欧洲及我国相继得到发展，但因当时的技术和经验所限，仅获得有限的应用;20世纪80年代，开始获得较为正确的评价，引起许多发达国家的重视，在理论研究、实验研究和工业应用方面做了大量的工作，取得了相当的进展。
西安工业大学岩土工程测试技术读书报告（读书报告、研究报告）考核科目：岩土工程测试技术学生所在院(系) ：研究生院建筑工程学院题目：岩土工程测试技术姓名：李珅熠学号：1507210358一、声发射技术研究表明，承受荷载的固体往往有热发射现象、表面电子发射现象和声发射现象。
从能量的转换角度来看，当固体受到荷载以后，就如同一个能量转换器，将应变能转换成热能、电能、声能发射出去。
这些能量是固体因受外力而引发的固有现象，因此，这些能量的特征和量值的大小就自然代表着固体材料内的某些属性。
当结构或者材料受外力荷载或内力作用产生变形、断裂、材料内部缺陷，或潜在缺陷在外部条件作用下改变状态时，以弹性波的形式释放出应变能的现象称为声发射。
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10m的微观位错运动到1m量级的地震波。
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。
二、声发射技术基本原理材料的声发射源主要有：材料塑形变形和位错运动；裂纹的形成与扩展。
声发射的发生要具备以下两个条件：第一，材料要受外载作用；第二，材料内部结构或缺陷要发生变化。
对于材料的微观形变和开裂以及裂纹的发生和发展，就可以利用声发射来提供它们的动态信息。
声发射源往往是材料灾难性破坏的发源地，由于声发射现象一般在材料破坏之前就会出现，因此，只要及时捕捉这些声发射信息，根据其特征及其发射强度，不仅可以推知声发射源目前的状态，还可以知道它形成的历史，并预报其发展的趋势。
声发射信号是分析声发射性质和状态的基本依据，通常用压电传感器在试件表面接受并记录这些信号，输入仪器进行各种分析和处理。
一、声发射原理简介声发射检测原理是通过材料在外界因素作用下产生声发射信号，通过声发射传感器与被测材料耦合连接，利用传感器中的压电效应将弹性波信号转化为电压信号，然后通过声发射仪器的放大传输和处理，通过显示系统将声发射参数和波形进行显示，从而获取材料内部的损伤和缺陷情况。
如果需要对损伤进行定位，则需通过多个通道进行过检测，通过不同传感器测得信号的时间差，建立定位模型对声发射源进行定位。
声发射损伤信号多由裂纹产生和扩展形成，材料裂纹与受载造成的形变有关，但材料产生裂纹损伤时就会释放弹性波，从而可以被声发射仪器检测到。
裂纹的形成、扩展和断裂过程都伴随着大量的声发射信号产生。
二、声发射技术的优缺点声发射技术具有超声检测等一般无损检测方法不具有的优点，主要为以下几点：（1）声发射是一种被动的无损检测技术，不像超声检测那样需要提供外部的检测仪器信号，其采集到的信号来源于材料本身；（2）适用于实时的损伤检测，可探测到外加应力时材料的损伤变化，如可以将材料中裂纹扩展的过程通过声发射信号参数进行描述，并且与材料所受载荷、温度和时间等参数协同分析，非常适用于工业设备的实时监测和材料的实时损伤预警等情况；（3）通过多个声发射传感器的布置，可以对损伤进行定位，相比其他无损检测技术，更加灵活便携，效率更高；（4）对环境的要求不高，可以在恶劣条件下实时监测，如高温、辐射、有毒环境等；（5）由于体积小巧，通过耦合剂即可布置在各种形状的被测物上，具有更高的适用性；虽然声发射技术具有众多优点，但也存在一些局限性：（1）声发射技术对检测对象的材料性质非常敏感，同时受到外界各种因素的影响，如果检测对象组分较复杂，且所处外加条件较多，检测到的声发射信号就会与平时有较大差别，此时需要丰富的现场检测经验和信号数据库进行比对；（2）声发射在非金属、复合材料等结构中传播方式不唯一，由多种模式组合而成，这样就使声发射定位缺陷的难度提升；三、声发射定位方法时差定位法是材料性质均匀构件中常用的一种定位方法，依靠各传感器接收信号到达时间差、波速、探头间距等参数及一定的算法来确定损伤源位置[56]。
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。
第1篇一、实验目的1. 理解声场发射的基本原理及其在无损检测中的应用。
2. 掌握声场发射检测仪器的操作方法。
3. 分析不同条件下声场发射信号的变化，了解声场发射特性。
4. 培养实验操作和数据处理能力。
二、实验原理声场发射是一种利用声波在介质中传播时产生的声场变化来检测材料内部缺陷的无损检测技术。
声场发射检测原理如下：1. 当材料内部存在缺陷时，缺陷处的应力集中会导致材料局部弹性变形，从而产生应力波。
2. 应力波在传播过程中，会引起周围介质的声场变化，产生声场发射信号。
3. 通过检测和分析声场发射信号，可以判断材料内部的缺陷位置、大小和性质。
三、实验仪器与设备1. 声场发射检测仪2. 激光光源3. 摄像机4. 声场发射探头5. 标准样品6. 实验台四、实验步骤1. 将样品放置在实验台上，确保样品表面平整、干净。
2. 将声场发射探头放置在样品表面，调整探头位置，使其与样品表面紧密接触。
3. 打开声场发射检测仪，设置合适的检测参数，如扫描速度、增益等。
4. 开启激光光源，对样品进行照射，观察声场发射信号的变化。
5. 记录不同条件下声场发射信号的变化，如不同缺陷类型、不同缺陷深度、不同缺陷尺寸等。
6. 对实验数据进行处理和分析，得出声场发射特性曲线。
五、实验结果与分析1. 实验结果表明，声场发射信号与缺陷类型、缺陷深度、缺陷尺寸等因素有关。
2. 对于不同类型的缺陷，声场发射信号具有不同的特征，如裂纹、孔洞、夹杂等。
3. 随着缺陷深度的增加，声场发射信号的幅度逐渐减小。
4. 缺陷尺寸越小，声场发射信号的幅度越低。
六、实验结论1. 声场发射检测技术可以有效地检测材料内部的缺陷。
2. 通过分析声场发射信号，可以判断缺陷的类型、大小和性质。
3. 实验结果表明，声场发射检测技术具有较高的检测灵敏度和准确性。
七、实验注意事项1. 实验过程中，注意保持样品表面平整、干净，避免干扰信号的产生。
2. 调整声场发射探头与样品表面的接触压力，确保信号稳定。
34 第4章 声发射检测仪器系统 4.1 声发射仪器的功能和种类 声发射检测原理如图4.1，就是采用声发射仪器接收采集来自声发射源的声波信号即声发射
信号，并对声发射信号进行分析显示达到检测出声发射源的目的。声发射源可以是裂纹开裂声信号/机械故障声信号/泄漏声信号等检测对象。
放大器 数据采集 记录与显示系统 处理系统
传感器 波的传播 * 源
图4.1-1 声发射检测原理 图4.1中传感器的作用是转变接收到的声发射的声信号成为声发射的电信号。目前市场上和文献报道的声发射传感器绝大多数都是压电敏感材料的传感器，型号及对应的灵敏度频率特性还有尺寸是否防水等种类繁多。与传感器连接的放大器通常也称作前置放大器，其作用是将传感器输出的微弱驱动能力的声发射电信号放大或驱动能力提高成为能被数据采集系统接收的声发射电信号。根据图4.1中数据采集处理系统的形式需要，前置放大器可以有内置于数据采集系统如无线信号采集模块/手持信号采集声发射系统等和外置于数据采集系统两种形式。图4.1中的记录与显示系统通常就是个人计算机，包括笔记本电脑和台式机。
图4.1中的数据采集处理系统是变化发展较快，也是决定声发射仪器主要功能性能的部分。声发射仪器也主要按声发射仪器中的数据采集处理系统的结构和内容来进行分类。
按数据采集系统类型来分类声发射仪器主要有如下几种分类： 1. 有线还是无线声发射仪（数据采集系统）； 2. 单通道还是多通道声发射仪（数据采集系统，多通道通常8通道以上。）； 3. 数字声发射仪器还是全波形声发射仪器，即声发射参数是数据采集系统硬件产生还是软件产生； 4. 专用还是通用声发射仪器，即专用于某个应用还是各领域都能通用的声发射仪器。 无线声发射仪器目前市场数量很小，其主要原因还是单位时间获得数据的数量/时差测量等技术指标不能达到大多数应用要求。大多数无线声发射仪器还在试验研发试用阶段，但由于其显而易见的不用拖拽长电缆无线优势以及无线数据采集技术的改进有可能不久的将来出现能满足大多数应用要求的无线声发射仪器而迅速成为主要的声发射仪器。
单通道声发射仪器技术上基本从属于多通道声发射仪器，特点是便携，电池供电，经常成为用于阀门泄漏等专用应用的专用声发射仪器。
数字声发射仪器还是全波形声发射仪器，即声发射参数是数据采集系统硬件产生还是软件产生。硬件产生与软件产生声发射参数有何不同？唯一的不同在于硬件产生声发射参数可以数千数万倍于软件产生声发射参数不丢失时间段的数据，即如假设某时间段有海量N个按时间段均匀分布的声发射信号，如硬件产生声发射参数会漏检 35
5个声发射信号则软件产生声发射信号会漏检5千或5万个声发射信号。之所以有如此大的差异是因为目前的普通计算机与数据采集外设系统的数据通过率不能满足声发射信号大数据量波形数据不丢失传输。例如，最大采样速度为10M，采样精度16位，通道数8，则波形数据量为10M × 2 × 8=160MB/s，远远大于目前计算机与外设之间的理论数据通过率，USB2.0为60MB/s（480Mbps），PCI为132MB/s，因此会导致大量数据丢失。实际数据通过率更是远小于理论数据通过率，各声发射仪器厂商宣称的为USB2.0为40MB/s，PCI为30MB/s，对上例情况10M16位8通道波形数据通过率仅为25%（USB2.0）和12.5%（PCI）。但很多声发射应用要求不允许任一时间段的信号丢失，例如裂纹开裂瞬间信号丢失就是漏检等。这也是为什么目前主要声发射仪器厂商都要在数据采集单元对大数据量波形数据进行连续实时信号处理提取转换成为小数据量的声发射参数数据后再传送到计算机，保证任何时间段信号不丢失或少丢失。
图4.1-2显示波形数据产生参数的原理和数据量减少的效果。原理是将的数字波形信号转换成波形包络，再进而用幅度、持续时间、上升时间，到达时间等声发射参数来表述这个包络。一个声发射信号（如铅笔芯折断信号）往往可以有10万个点数值的离散声发射数字波形数据（假设信号长度即图中持续时间为10ms，采样速度10MPS），转换成声发射参数（图中的幅度、上升时间等）可以只有10个点数值（1个包络，假设用10个声发射参数来表述这个包络），数据压缩1万倍。目前市场上绝大多数声发射仪器都是数字声发射仪器。
图4.1-2 波形-包络-参数 数字声发射仪由于需要实时硬件产生声发射参数，只能专门研发具有实时硬件信号复杂处理的专用数据采集系统，不能使用通用数据采集系统。相对于通用数据采集系统，数字声发射仪的专用数据采集系统市场规模要小成百上千甚至多少万倍，而数字声发射仪的研发成本由于要增加研发实时硬件高速信号复杂处理内容要远高于通用数据采集系统，这些都导致数字声发射仪的专用数据采集系统的价格远高于通用数据采集系统。
全波形声发射仪是采用通用数据采集装置先传送波形数据到计算机，然后再由计算机软件产生声发射参数（幅度等）。这种方式参数（幅度等）的产生要求大数据量的波形数据先送到计算机，显然会受计算机通讯能力瓶颈的限制，大量时段的数据会丢失，不适用数据量大通道数多情况。由于全波形声发射仪可采用通用数据采集卡，价格低廉，是允许大量丢失数据，数据量小，通道数少的选择，也是部分高校等用户自搭建声发射系统的选择（采购通用数据采集系统价格低廉，自己编写满足需要的软件）。
上升时间 持续时间 振铃计数 幅度
门槛电压
能量 36
4.2多通道数字声发射仪 综上所述，目前声发射仪器的主流种类是有线/多通道/数字/通用声发射仪，简称数字声发射仪，估计占市场份额的90%，95%甚至更高的比例。多通道数字声发射仪目前更是大型工程结构声发射检测如压力容器声发射检测的唯一选择，下面对多通道数字声发射仪进行进一步的介绍。
图4.2为多通道数字声发射仪的功能结构框图。主要分为模拟信号调理、摸/数转换、数字信号处理、PC电脑通讯、电源5个模块。
信号输入 前放模拟波形 模数转换前 模数转换后 输出的数字 模拟波形 数字波形 参数和波形 PC电脑 信号调理 模数转换 数字信号处理 PC通讯
------第2通道 ------第3通道 ------
图4.2 多通道数字声发射仪功能结构框图
模拟信号调理电路功能是通过信号放大、缩小、阻抗变换、滤波使前置放大器输入的模拟信号调理成为模数转换电路能输入的信号。例如前置放大器的输出是±10v，阻抗50Ω，而模数转换的输入要求是0-2v，1MΩ。模拟信号调理电路对信号的测量精度和信噪比都有较大影响。
模数转换电路的功能是将连续的模拟声发射波形信号转换成为离散的数字声发射波形信号。模数转换电路的采样速度、采样精度等参数决定声发射信号的测量失真度与精度。
数字信号处理是声发射数据采集系统与通用数据采集系统差异最大的部分，其功能是在大数据量的数字声发射波形信号基础上计算处理提取出小数据量的幅度、计数、持续时间等声发射参数，通常数据量的减少可达到数千数万倍。例如一个5ms时间长度的数字波形信号，如采样速度为10MPS，采样精度为16位，则其数据量为1MB，而对应提取成声发射参数的数据两小于100，即压缩了1万倍。数字信号处理还可以提供数字滤波器、频谱分析、波形前后采样、门限触发等功能，极大地提高了声发射检测的能力。
PC电脑通讯目前主要有两种，USB2.0和PCI协议通讯。2007年前PCI接口曾独领风骚多年，几乎所有的多通道数字声发射仪都是PCI通讯插槽结构。自从2007年中国声华科技公司在美国的声发射会议上展出了世界第一台USB2.0通讯的多通道数字声发射系统，USB2.0多通道数字声发射仪因为有直接连接笔记本电脑的方便性，通讯速度等指标不逊色甚至超过台式计算机插槽PCI通讯，正在成为多通道数字声发射仪的主要通讯接口。
0 1 2 3 4 5 6 7 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 37
4.3 多通道数字声发射仪的主要技术指标 综上所述，多通道数字声发射仪器的实质就是计算机控制的数据采集系统，因此通用数据采集系统的主要技术指标也是多通道数字声发射仪的主要技术指标，即数据采集单元与计算机的通讯方式、数据通过率、最大采样速率、采样精度等。
声发射仪器不同于通用数据采集系统在于硬件实时声发射参数提取。这是因为目前的普通计算机与数据采集外设系统的数据通过率不能满足声发射信号大数据量波形数据不丢失传输。例如，采样速度为10M，采样精度16位，通道数8，则波形数据量为10M × 2 × 8=160MB/s，远远大于目前计算机与外设之间的理论数据通过率，USB2.0为60MB/s（480Mbps），PCI为132MB/s，因此会导致大量数据丢失。实际数据通过率更是远小于理论数据通过率，各声发射仪器厂商宣称的为USB2.0为40MB/s，PCI为30MB/s，对上例情况10M16位8通道波形数据通过率仅为25%（USB2.0）和12.5%（PCI）。但很多声发射应用要求不允许任一时间段的信号丢失，例如裂纹开裂瞬间信号丢失就是漏检等。这也是为什么目前主要声发射仪器厂商都要在数据采集单元对大数据量波形数据进行连续实时信号处理提取转换成为小数据量的声发射参数数据后再传送到计算机，保证任何时间段信号不丢失或少丢失。因此声发射仪器特有（不同于通用数据采集系统）的重要技术指标为实时连续声发射参数通过率和声发射参数分析显示。
综上，声发射仪主机的主要技术指标总结如下表：
