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[AET] 声发射的概念及主要名词解释

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发表于 2018-3-2 15:24:37 | 显示全部楼层 |阅读模式
声发射的概念
声发射(Acoustic Emission, 简称AE) 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,有时也称为应力波发射。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。这种直接与变形和断裂机制有关的源,被称为声发射源。近年来,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,被称为其它或二次声发射源。
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1013m的微观位错运动到1m量级的地震波。按传感器的输出可包括数uV到数百mV,不过,多数情况下用高灵敏传感器才能探测到的微弱振动。用最灵敏的传感器,可探测到约为1011mm表面振动。目前日本富士陶瓷株式会社和东京大学先端科学技术研究所合作研发的R-case声发射传感器系统已经可以检测到几微米的微裂纹产生。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。
声发射技术,是一种新兴的动态无损检测技术,涉及声发射源、波的传播、声电转换、信号处理、数据显示与记录、解释与评定等基本概念,基本原理如下图所示:
声发射源发出的弹性波,经介质传播到达被检体表面,引起表面的机械振动。经声发射传感器将表面的瞬态位移转换成电信号。声发射信号再经放大、处理后,形成其特性参数,并被记录与显示。最后,经数据的解释,评定出声发射源的特性。
声发射检测的主要目标是:
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。

声发射技术涉及到很多专有名词,其具体意义如下:

声发射(AE):由材料内部声源能量的迅速释放而产生的弹性波。
声发射事件: 引起声发射的局部材料的变化。
声发射源: 1个或多个声发射事件的物理的起源。
声发射传感器: 包含有能量转换元件并能将声发射波运动转换为电压的仪器。
声发射信号: 来自于转换元件的,并通过相继的信号处理仪器(放大,频率过滤器)的电信号。
通道: 单一的声发射传感器和相应的用于传输、处理、检测和测量所传输来的信号的仪器。
声发射检测: 识别信号的存在(最典型的情况是根据超过检测门槛的信号)。
声发射冲击: 在1个通道中声发射信号的检测和测量。
冲击的描述: 冲击的数字描述(数量描述)。
事件的说明: 包含1个或1个以上的冲击的说明的1个事件的数字(数量)说明,和/或由冲击所扩展的或由冲击所计算的信息对1个事件的数字(数量)的说明。
信号参量: 声发射信号的可测量的特性,例如,幅值,MARSE(能量计数),延时,计数,上升时间,这些参量都可以作为声发射冲击说明的1部分进行测量和记忆贮存。
声发射幅值: 声发射信号波形中的最大电压峰值;通常对应于传输元件输出为1微伏的分贝数来表示。
MARSE: 所测得的信号放大以后的包络面积,广泛应用于测量信号的强度。即所谓的“能量计数”。
计数: 声发射信号超过检测门槛的次数。即所谓的“振铃计数”,“超过门槛的次数”。
声发射活动: 由于应用了类似于力,压力,热等等的模拟而产生了声发射动作。
声发射活动性: 发射的定量的测量,通常有事件,计数,振铃计数,能量计数或以上参数的定量的变化率。
声发射强度; 所检测到的声发射信号的大小的测量,例如:事件平均幅值,事件平均能量计数或事件平均计数。
幅度的分布: (或大于)一个特定的幅值位置对声发射信号的数量进行显示,描绘出与幅值的函数关系。(注:对于其它的声发射特征参量为计数,能量计数,延时,上升时间的分布函数的定义也是类似的含义)。
衰减: 随着波在被检验结构上传播距离的增加幅值的减少。
凯塞尔效应: 在固定的灵敏度电平条件下,在施加的应力水准没有超过前次加载的最大载荷之前,不出现可检测的声发射。(该定义摘自ASTME-610)
弗利西**效应: (与凯赛尔效应正相反)在应力水准还低于前次加载的最大载荷条件下就出现声发射。
突发型发射: 对应于材料中所发生的单位声发射事件的分离信号的定性的描述。
连续型发射: 迅速发生的声发射事件所产生的持续的信号电平的定性的描述。
噪声、无效的指示: 不是声发射而是由于其它原因所产生的信号,或者是由与检验目的无关的声发射源所产生的信号。
区域: 传感器周围的一个范围,凡是来自于这个范围内的声发射都能被检测到,同时,凡是来自于这个范围内的声发射都将首先触发该传感器,然后再触发其它传感器。

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