基礎(chǔ)AE檢測PPT演示文稿

1、1聲發(fā)射檢測聲發(fā)射檢測 acoustic emission testing 簡稱簡稱 ae1 聲發(fā)射檢測的原理聲發(fā)射檢測的原理 材料或結(jié)構(gòu)受外力和內(nèi)力作用產(chǎn)生變形或斷裂，以彈性材料或結(jié)構(gòu)受外力和內(nèi)力作用產(chǎn)生變形或斷裂，以彈性波形式釋放出應(yīng)變能的現(xiàn)象稱為聲發(fā)射。波形式釋放出應(yīng)變能的現(xiàn)象稱為聲發(fā)射。發(fā)射彈性波的位發(fā)射彈性波的位置（缺陷）稱為聲發(fā)射源。置（缺陷）稱為聲發(fā)射源。聲發(fā)射是一種常見的物理現(xiàn)象，聲發(fā)射是一種常見的物理現(xiàn)象，如果釋放的應(yīng)變能足夠大，就可產(chǎn)生人耳聽得見的聲音。如果釋放的應(yīng)變能足夠大，就可產(chǎn)生人耳聽得見的聲音。大多數(shù)金屬材料塑性變形和斷裂時有聲發(fā)射發(fā)生，但許多大多數(shù)金屬材料塑性變形

2、和斷裂時有聲發(fā)射發(fā)生，但許多金屬材料的聲及射信號強度很弱，人耳不能直接聽見，需金屬材料的聲及射信號強度很弱，人耳不能直接聽見，需要藉助靈敏的電子儀器才能檢測出來。要藉助靈敏的電子儀器才能檢測出來。用儀器檢測、記錄、用儀器檢測、記錄、分析聲發(fā)射信號和利用聲發(fā)射信號推斷聲發(fā)射源的技術(shù)稱分析聲發(fā)射信號和利用聲發(fā)射信號推斷聲發(fā)射源的技術(shù)稱為聲發(fā)射技術(shù)，所采用的儀器成為聲發(fā)射儀。為聲發(fā)射技術(shù)，所采用的儀器成為聲發(fā)射儀。2 各種材料的聲發(fā)射的頻率很寬，從次聲波，到超聲波。各種材料的聲發(fā)射的頻率很寬，從次聲波，到超聲波。聲發(fā)射傳感器檢測的信號通常為中心頻率為聲發(fā)射傳感器檢測的信號通常為中心頻率為300khz

3、的超的超聲波信號。聲波信號。 人們將聲發(fā)射儀器形象地稱為材料的聽診器。如果裂紋人們將聲發(fā)射儀器形象地稱為材料的聽診器。如果裂紋等缺陷處于靜止狀態(tài)，沒有變化和擴展，就沒有聲發(fā)射發(fā)等缺陷處于靜止狀態(tài)，沒有變化和擴展，就沒有聲發(fā)射發(fā)生，也就不能實現(xiàn)聲發(fā)射檢測。聲發(fā)射檢測的這一特點使生，也就不能實現(xiàn)聲發(fā)射檢測。聲發(fā)射檢測的這一特點使其區(qū)別于超聲、其區(qū)別于超聲、x射線、渦流等其它常規(guī)無損檢測方法。射線、渦流等其它常規(guī)無損檢測方法。 由于聲發(fā)射檢測是一種由于聲發(fā)射檢測是一種動態(tài)動態(tài)無損檢測方法，而且，聲發(fā)無損檢測方法，而且，聲發(fā)射信號來自缺陷本身，因此，用聲發(fā)射法可以判斷缺陷的射信號來自缺陷本身，因此，用

4、聲發(fā)射法可以判斷缺陷的嚴重性。一個同樣大小、同樣性質(zhì)的缺陷，當它所處的位嚴重性。一個同樣大小、同樣性質(zhì)的缺陷，當它所處的位置和所受的應(yīng)力狀態(tài)不同時，對結(jié)構(gòu)的損傷程度也不同，置和所受的應(yīng)力狀態(tài)不同時，對結(jié)構(gòu)的損傷程度也不同，所以它的聲發(fā)射特征也有差別。明確了來自缺陷的聲發(fā)射所以它的聲發(fā)射特征也有差別。明確了來自缺陷的聲發(fā)射信號，就可以信號，就可以長期連續(xù)地監(jiān)視缺陷的安全性長期連續(xù)地監(jiān)視缺陷的安全性，這是其它無，這是其它無損檢測方法難以實現(xiàn)的。損檢測方法難以實現(xiàn)的。3 除極少材料外，金屬和非金屬材料在一定條件下都有除極少材料外，金屬和非金屬材料在一定條件下都有聲發(fā)射發(fā)生，所以，聲發(fā)射檢測幾乎不受材

5、料的限制。聲發(fā)射發(fā)生，所以，聲發(fā)射檢測幾乎不受材料的限制。利用多通道聲發(fā)射裝置，可以對缺陷進行準確的定位。利用多通道聲發(fā)射裝置，可以對缺陷進行準確的定位。聲發(fā)射檢測的這一特點對大型結(jié)構(gòu)如球罐等檢測特別方聲發(fā)射檢測的這一特點對大型結(jié)構(gòu)如球罐等檢測特別方便。便。 在利用聲發(fā)射技術(shù)確定缺陷部位后，還可以利用其它在利用聲發(fā)射技術(shù)確定缺陷部位后，還可以利用其它無損檢測方法加以驗證。當然隨著信號處理水平的提高，無損檢測方法加以驗證。當然隨著信號處理水平的提高，根據(jù)信號本身的特征，也可以對缺陷的性質(zhì)和嚴重程度根據(jù)信號本身的特征，也可以對缺陷的性質(zhì)和嚴重程度進行識別。由于聲發(fā)射技術(shù)具有許多獨特的優(yōu)點，近年進行

6、識別。由于聲發(fā)射技術(shù)具有許多獨特的優(yōu)點，近年來有許多科學(xué)家和工程技術(shù)人員致力于發(fā)展和應(yīng)用該項來有許多科學(xué)家和工程技術(shù)人員致力于發(fā)展和應(yīng)用該項技術(shù)。技術(shù)。 4基本概念：基本概念：事件：事件：在右圖所示的突發(fā)在右圖所示的突發(fā)信號波形經(jīng)包絡(luò)檢波后，信號波形經(jīng)包絡(luò)檢波后，信號電平超過了設(shè)定的信號電平超過了設(shè)定的閾值電壓閾值電壓vt后形成一個后形成一個矩形脈沖。矩形脈沖。一個矩形脈一個矩形脈沖就叫做一個事件。沖就叫做一個事件。 這些事件脈沖數(shù)就是這些事件脈沖數(shù)就是事件計數(shù)。單位時間內(nèi)事件計數(shù)。單位時間內(nèi)的事件計數(shù)稱為事件計的事件計數(shù)稱為事件計數(shù)率，計數(shù)的累積稱為數(shù)率，計數(shù)的累積稱為事件總數(shù)。事件總數(shù)。5

7、如圖，設(shè)置一個閾值如圖，設(shè)置一個閾值電壓電壓vt，當振鈴波形當振鈴波形超過這個閾值電壓時，超過這個閾值電壓時，超過的部分就形成矩超過的部分就形成矩形脈沖，對這些矩形形脈沖，對這些矩形脈沖計數(shù)就是振鈴計脈沖計數(shù)就是振鈴計數(shù)，單位時間的振鈴數(shù)，單位時間的振鈴計數(shù)稱為聲發(fā)射率，計數(shù)稱為聲發(fā)射率，累加起來稱為振鈴累加起來稱為振鈴總數(shù)?？倲?shù)。62 聲發(fā)射檢測技術(shù)與儀器聲發(fā)射檢測技術(shù)與儀器 聲發(fā)射源定性問題涉及到聲發(fā)射源定性問題涉及到ae源信號，包括源信號，包括ae特征量和特征量和ae波形的獲取，波形的獲取，ae波形含有大量的聲發(fā)射信息，如利用波形含有大量的聲發(fā)射信息，如利用當今先進的計算機、信號處理技術(shù)

8、對當今先進的計算機、信號處理技術(shù)對ae波形進行分析處波形進行分析處理，就給較準確的分析理，就給較準確的分析ae源性質(zhì)提高了可能。傳統(tǒng)的聲源性質(zhì)提高了可能。傳統(tǒng)的聲發(fā)射技術(shù)對聲源特征和識別沒有采用合適的手段去充分研發(fā)射技術(shù)對聲源特征和識別沒有采用合適的手段去充分研究，也就無法實現(xiàn)對缺陷的定性分析。定量的方法也只是究，也就無法實現(xiàn)對缺陷的定性分析。定量的方法也只是對提取的少量參數(shù)進行統(tǒng)計分析。因此，為了更加準確的對提取的少量參數(shù)進行統(tǒng)計分析。因此，為了更加準確的對檢測對象進行定位、定量、定性分析，更加準確的對檢對檢測對象進行定位、定量、定性分析，更加準確的對檢測對象進行無損評價，具有大吞吐量獲取測

9、對象進行無損評價，具有大吞吐量獲取ae波形數(shù)據(jù)、波形數(shù)據(jù)、靈活布置傳感器進行源定位的多通道全波形聲發(fā)射準實時靈活布置傳感器進行源定位的多通道全波形聲發(fā)射準實時檢測系統(tǒng)應(yīng)運而生。檢測系統(tǒng)應(yīng)運而生。7 數(shù)字信號處理（數(shù)字信號處理（dsp）和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展導(dǎo)致和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展導(dǎo)致全數(shù)字式聲發(fā)射儀的問世，這給瞬態(tài)波形分析的研究全數(shù)字式聲發(fā)射儀的問世，這給瞬態(tài)波形分析的研究創(chuàng)造了條件并使其實際應(yīng)用成為可能。通過對聲發(fā)射創(chuàng)造了條件并使其實際應(yīng)用成為可能。通過對聲發(fā)射信號的全部采集，這樣就不會丟失有用的信息，而且信號的全部采集，這樣就不會丟失有用的信息，而且從整個波形信號的細節(jié)可以運用現(xiàn)代信號分

10、析手段進從整個波形信號的細節(jié)可以運用現(xiàn)代信號分析手段進行處理，達到對缺陷定量、定性、定位的目的。行處理，達到對缺陷定量、定性、定位的目的。 波形分析是指通過分析波形分析是指通過分析ae信號的時域波形或頻譜特信號的時域波形或頻譜特征來獲取信息的一種信號處理方法。理論上講，波形征來獲取信息的一種信號處理方法。理論上講，波形分析應(yīng)當能給出任何所需的信息，因而也是最精確的分析應(yīng)當能給出任何所需的信息，因而也是最精確的方法，并可導(dǎo)致對方法，并可導(dǎo)致對ae的定量了解。從所記錄的的定量了解。從所記錄的ae波形，波形，人們可以很容易地獲得信號的頻譜和相關(guān)函數(shù)等特性，人們可以很容易地獲得信號的頻譜和相關(guān)函數(shù)等特

11、性，并可同時得到任何感興趣的參數(shù)?？梢钥隙?，對設(shè)備并可同時得到任何感興趣的參數(shù)?？梢钥隙ǎ瑢υO(shè)備材料的檢驗，波形分析技術(shù)可能會對識別聲發(fā)射源及材料的檢驗，波形分析技術(shù)可能會對識別聲發(fā)射源及提高源定位精度有較大作用。提高源定位精度有較大作用。 8 隨著數(shù)字技術(shù)和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，研制高性能隨著數(shù)字技術(shù)和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，研制高性能全波采集的聲發(fā)射儀成為可能。其原理是，聲發(fā)射信號經(jīng)全波采集的聲發(fā)射儀成為可能。其原理是，聲發(fā)射信號經(jīng)高靈敏度傳感器接收后，經(jīng)過全波列數(shù)字采集變?yōu)閿?shù)字信高靈敏度傳感器接收后，經(jīng)過全波列數(shù)字采集變?yōu)閿?shù)字信號，再進行數(shù)字信號處理，最后把信號輸入計算機通過軟號，再進行數(shù)

12、字信號處理，最后把信號輸入計算機通過軟件設(shè)計，對檢測缺陷進行定位和定量。件設(shè)計，對檢測缺陷進行定位和定量。 92.1 傳感器（換能器、探頭）傳感器（換能器、探頭） 傳感器就是用來把聲發(fā)射產(chǎn)生的彈性波信號接收下來并傳感器就是用來把聲發(fā)射產(chǎn)生的彈性波信號接收下來并轉(zhuǎn)換成電信號輸出到前置放大器在輸出到主放大器轉(zhuǎn)換成電信號輸出到前置放大器在輸出到主放大器然后又采集卡采集后進入計算機。然后又采集卡采集后進入計算機。 聲發(fā)射檢測中，要求傳感器為寬頻帶的前置放大器內(nèi)置聲發(fā)射檢測中，要求傳感器為寬頻帶的前置放大器內(nèi)置式的共振型高靈敏傳感器，主響應(yīng)頻率為式的共振型高靈敏傳感器，主響應(yīng)頻率為150khz；前置前置

13、放大器增益為放大器增益為40db，濾波器帶通為濾波器帶通為100300khz。2.2 前置放大器前置放大器 聲發(fā)射信號經(jīng)換能器轉(zhuǎn)換成電信號后，其輸出低至十幾聲發(fā)射信號經(jīng)換能器轉(zhuǎn)換成電信號后，其輸出低至十幾微伏。這樣微弱的信號若經(jīng)過長電纜輸送，可能衰減到無微伏。這樣微弱的信號若經(jīng)過長電纜輸送，可能衰減到無法分辨出信號和噪聲。設(shè)置前置放大器的目的是為了增大法分辨出信號和噪聲。設(shè)置前置放大器的目的是為了增大信噪比，增加微弱信號的抗干擾能力。信噪比，增加微弱信號的抗干擾能力。102.3 主放大器主放大器 電信號經(jīng)前置放大器和電纜長途傳播后進入主放大器進電信號經(jīng)前置放大器和電纜長途傳播后進入主放大器進一

14、步放大到適合一步放大到適合pci數(shù)據(jù)采集卡的幅值大小。數(shù)據(jù)采集卡的幅值大小。2.4 pci數(shù)據(jù)采集卡數(shù)據(jù)采集卡 電信號（模擬信號）經(jīng)采集卡數(shù)字化后，通過采樣進入電信號（模擬信號）經(jīng)采集卡數(shù)字化后，通過采樣進入計算機，供分析，計算，轉(zhuǎn)換和存儲。計算機，供分析，計算，轉(zhuǎn)換和存儲。2.5 軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng) 對采集的數(shù)據(jù)進行分析，計算，波型重組，聲發(fā)射源定對采集的數(shù)據(jù)進行分析，計算，波型重組，聲發(fā)射源定位，缺陷識別等。位，缺陷識別等。113 聲發(fā)射儀的應(yīng)用聲發(fā)射儀的應(yīng)用 現(xiàn)代聲發(fā)射儀除了能進行聲發(fā)射參數(shù)實時測量和聲發(fā)射源定位外，還可直接進行聲發(fā)射波形的觀察、顯示、記錄和頻譜分析。 目前人們已將聲發(fā)射技

15、術(shù)應(yīng)用于許多領(lǐng)域，主要包括以下方面：（1）金屬結(jié)構(gòu)：）金屬結(jié)構(gòu)： 對壓力容器、金屬橋梁、起重機臂、鐵 軌和飛機骨架等金屬結(jié)構(gòu)進行無損檢測和安全評定；（2）巖石：）巖石：研究巖石的受力和破壞特性，對巖石塌方進 行預(yù)測預(yù)報；（3）水泥混凝土：）水泥混凝土：研究水泥及鋼筋混凝土的受力和破壞 特性，評價橋梁和建筑物等大型混凝土構(gòu)件的承載 能力和壽命；（4）金屬材料：）金屬材料：研究金屬材料的塑性變形、斷裂和相變 機制； 12（5）復(fù)合材料：）復(fù)合材料：研究和測量復(fù)合材料內(nèi)基體和纖維的斷研究和測量復(fù)合材料內(nèi)基體和纖維的斷 裂、脫開、分層和整體失效等；裂、脫開、分層和整體失效等；（6）磁性材料：）磁性材料

16、：通過測量磁聲發(fā)射的信號，研究磁性材通過測量磁聲發(fā)射的信號，研究磁性材 料的某些特性；料的某些特性；（7）陶瓷材料：）陶瓷材料：研究陶瓷材料的受力和破壞特性，對陶研究陶瓷材料的受力和破壞特性，對陶 瓷材料進行無損評估；瓷材料進行無損評估；（8）核工業(yè)領(lǐng)域：）核工業(yè)領(lǐng)域：對核容器和管道的泄漏進行監(jiān)測，對對核容器和管道的泄漏進行監(jiān)測，對 核壓力容器進行無損檢測和安全評定；核壓力容器進行無損檢測和安全評定；（9）焊接過程控制：）焊接過程控制：通過實時監(jiān)測焊接過程中金屬冷卻通過實時監(jiān)測焊接過程中金屬冷卻 產(chǎn)生的聲發(fā)射信號來控制焊接質(zhì)量；產(chǎn)生的聲發(fā)射信號來控制焊接質(zhì)量；（10）機械加工：）機械加工：通過

17、探測機械加工過程中產(chǎn)生的聲發(fā)射通過探測機械加工過程中產(chǎn)生的聲發(fā)射 信號，監(jiān)測刀具的磨損情況；信號，監(jiān)測刀具的磨損情況；（11）機械診斷：）機械診斷：通過監(jiān)測機器在運轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的聲發(fā)通過監(jiān)測機器在運轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的聲發(fā) 射信號射信號 ，診斷機器軸承的磨損情況。，診斷機器軸承的磨損情況。13 12）醫(yī)學(xué)領(lǐng)域：）醫(yī)學(xué)領(lǐng)域：研究骨頭的摩擦研究骨頭的摩擦|受力和破壞特性，無損受力和破壞特性，無損 檢測和評價骨關(guān)節(jié)的狀況。檢測和評價骨關(guān)節(jié)的狀況。v4 壓力容器的聲發(fā)射檢測（壓力容器的聲發(fā)射檢測（球罐、尿素合成塔、球罐、尿素合成塔、v 長管拖車）長管拖車） a 準備工作準備工作 b 布置換能器和校準聲發(fā)射儀器布置換能器和校準聲發(fā)射儀器 c 升壓并進行聲發(fā)射檢測升壓并進行聲發(fā)射檢測 d 檢測結(jié)果的分析與評價檢測結(jié)果的分析與評價v5 儲油罐的泄漏檢測（地下加油站）儲油罐的泄漏檢測（地下加油站） 廣州聲華檢測工程技術(shù)公司廣州聲華檢測工程技術(shù)公司145 聲發(fā)射檢測特點聲發(fā)射檢測特點 a 能夠檢測出活動