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声发射系统的技术应用

更新时间:2024-06-17      点击次数:298

声发射系统主机.jpg

    声发射:

   当材料或结构内部发生变化或承载时,多数材料或结构会以应力波(声发射)的形式释放能量。这通常与裂纹的产生、塑性变形等现象有关。声发射的传播过程是从声发射源开始,通过整个结构进行传播的。利用电子手段来检测声发射活动的技术已被广泛采用。声发射检测技术不但具有整体性、快速及时性、经济性等特性,还对缺陷的类型作出危害等级评估。
     
   
   所有结构包括桥梁、建筑、压力容器、管线、飞机、舰船、石化设备等都在不断地承受载荷和应力循环过程。    

   在桥梁和建筑物上,交通工具的载荷及环境(如温度和风力)都对其施加极大的应力。在管线和压力容器上,在对其进行加工、变形处理、连接(如焊接)时,材料内部也会承受巨大的应力。这些应力的最终作用结果是引发缺陷的扩展(如裂纹的扩展)或结构疲劳失效。声发射有别于其他无损检测方法的是他可以实时检测到缺陷的萌生、扩展及断裂的过程。能及时检测到缺陷及其位置,这在无损检测中是至关重要的。也正因为如此,可以在结构未产生破坏前就对其进行修理或更换,这不仅可以保证结构设备本身在正确使用,还可以避免由于失效对环境造成的不良影响对其制定维修方案。

声发射过程的定义及描述

E1316中,这样定义声发射,当材料内部迅速释放能量而产生弹性变形时,对该变形进行定位、评估定级的无损检测技术。这个定义比较抽象、复杂,通过图1会较容易的理解这个概念。在图1中描述了材料在应力作用下的裂纹产生、发展的整个过程。从声发射源发出声发射波的传播是非定向的。用于接受声波的传感器要固定在材料基体上,他接受高频机械振动波并将其转变成电信号,前置放大器及其他设备可以放大处理电信号。在产生声发射的过程中,载荷起着极其重要的作用,


  在许多关于声发射的应用中,载荷通常由被检设备自身来施加,否则,需要用外力来施加载荷。无论用何种方式,所施加的载荷对被检测设备是没有损坏的,即载荷的大小在材料所允许的范围之内。    

  典型的声发射波的频率范围是1KHz-2MHz或更高。低频的的声发射信号易受到背景噪音的干扰如摩擦、碰撞或工艺信号等,这些低频的声波通常会产生伪声发射现象。高频的信号主要是声波的衰减,他会限制所检测的声发射信号。在使用声发射检测时要选用适合频率的传感器和处理器。所选的频率范围在环境噪音之上,根据对声发射信号的灵敏度在一定范围内选择。通过选择合适的传感器和滤波器可以完成声发射检测的工作。
   
   
  声发射过程是短暂的。声发射系统通过分析每个HIT波形的各个参数特征,实时处理分析脉冲(HIT)。图2所示为声发射系统处理的一个声发射HIT波形和一些声发射特性参数。这些声发射特征参数为撞击时间、上升时间、AE幅度、AE振铃次数、持续时间、频率范围,可以分析波形的关键特性来确认声发射源的性质即是噪音引起的还是有真正的破坏源。


   
声发射技术应用:

  随着声发射技术应用的不断广泛和深入,声发射技术除应用在典型的如压力容器检测、高压气瓶检测、材料力学特性研究等方面外,PAC公司及其世界各地子公司近年来推出许多针对不同应用需求的专用声发射系统,这些系统有的是根据针对不同应用要求开发的交钥匙系统;有的是来自于政府部门、大公司等对于特殊问题声发射应用研究的课题项目,在这些课题项目的研究方法及成功的信号处理手段基础上形成商品化的专用声发射设备。


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