聲發(fā)射檢測技術(shù)及應(yīng)用ppt課件

1、聲發(fā)射檢測技術(shù)及運(yùn)用聲發(fā)射檢測技術(shù)及運(yùn)用報(bào)告內(nèi)容報(bào)告內(nèi)容v無損檢測簡介無損檢測簡介v聲發(fā)射檢測的原理和特點(diǎn)聲發(fā)射檢測的原理和特點(diǎn)v聲發(fā)射檢測的定位方法聲發(fā)射檢測的定位方法v聲發(fā)射檢測的運(yùn)用聲發(fā)射檢測的運(yùn)用v 第一部分第一部分 無損檢測無損檢測 一、 什么是無損檢測 無損檢測是在不破壞或損傷原資料和工件受檢對象的前提下，測定和評價(jià)物質(zhì)內(nèi)部或外表的物理和力學(xué)性能，并包括各類缺陷和其他技術(shù)參數(shù)的綜合性運(yùn)用技術(shù) 。 二、無損檢測的運(yùn)用方式二、無損檢測的運(yùn)用方式一在消費(fèi)過程質(zhì)量控制中的無損撿測，即一在消費(fèi)過程質(zhì)量控制中的無損撿測，即運(yùn)用于產(chǎn)品的質(zhì)量管理。運(yùn)用于產(chǎn)品的質(zhì)量管理。 二用于廢品的質(zhì)量控制，即用

2、于出廠前的二用于廢品的質(zhì)量控制，即用于出廠前的廢品檢驗(yàn)和用戶的驗(yàn)收檢驗(yàn)。廢品檢驗(yàn)和用戶的驗(yàn)收檢驗(yàn)。三在產(chǎn)品運(yùn)用過程中的監(jiān)測，即維護(hù)檢驗(yàn)。三在產(chǎn)品運(yùn)用過程中的監(jiān)測，即維護(hù)檢驗(yàn)。 三、無損檢測方法的種類三、無損檢測方法的種類 人們按照不同的原理，和不同的探測及信息處置方式，曾經(jīng)運(yùn)用和正在研討的各種無損檢測方法，總共達(dá)70多種。目前在工業(yè)消費(fèi)檢測中，運(yùn)用最廣泛的無損檢測方法主要是液體浸透法，磁粉檢測法，射線檢測法，超聲波檢測法和渦流檢測法。 第二部分第二部分 聲發(fā)射檢測原理聲發(fā)射檢測原理 聲發(fā)射技術(shù)在資料和構(gòu)造的無損檢測中占有很重要的地值，是在60年代開展起來的一種資料和構(gòu)件評價(jià)的新方法，現(xiàn)已成為一

3、種不可短少的檢測手段。資料或構(gòu)造件受外力或內(nèi)力作用產(chǎn)生變形或斷裂，以彈性波方式釋放出應(yīng)變能的景象稱為聲發(fā)射。 利用儀器檢測、分析聲發(fā)射信號并利用聲發(fā)射信息推斷聲發(fā)射源的技術(shù)稱為聲發(fā)射技術(shù)。 聲發(fā)射檢測必需有外部條件的作用，使資料內(nèi)部構(gòu)造發(fā)生變化，即構(gòu)造、焊接接頭或資料的內(nèi)部構(gòu)造、缺陷處于運(yùn)動變化的過程中，才干實(shí)施檢測。 一、聲發(fā)射的來源與產(chǎn)生一、聲發(fā)射的來源與產(chǎn)生v位錯運(yùn)動和塑性變形v 實(shí)踐金屬晶體存在著各種各樣的缺陷 ，當(dāng)晶體內(nèi)沿某一條線上的原子陳列與完好晶格不同時就會構(gòu)成缺陷。高速運(yùn)動的位錯產(chǎn)生高頻率、低幅值的聲發(fā)射信號，而低速運(yùn)動的位錯那么產(chǎn)生低頻率、高幅值的聲發(fā)射信號。據(jù)估計(jì)，大約10

4、0個到1000個位錯同時運(yùn)動可產(chǎn)生儀器能檢測到的延續(xù)信號；幾百個到幾千個位錯同時運(yùn)動時可產(chǎn)生突發(fā)型信號。v裂紋的構(gòu)成和擴(kuò)展v 塑性資料裂紋的構(gòu)成與擴(kuò)展同資料的塑性變形有關(guān)，一旦裂紋構(gòu)成，資料部分區(qū)域的應(yīng)力集中得到卸載，產(chǎn)生聲發(fā)射。資料的斷裂過程大體上可分為三個階段：裂紋構(gòu)成；裂紋擴(kuò)展；最終斷裂。這三個階段都可以產(chǎn)生劇烈的聲發(fā)射。v 脆性資料不產(chǎn)生明顯的塑性變形，因此普通以為，位錯塞積是脆性資料構(gòu)成微裂紋的根本機(jī)理。v 脆性資料由于不產(chǎn)生明顯的塑性變形，其聲發(fā)射頻度低，每次的發(fā)射強(qiáng)度大；塑性資料與之構(gòu)成對照，聲發(fā)射頻度高，每次發(fā)射強(qiáng)度小。 脆性資料和塑性資料的聲發(fā)射信號比較脆性資料和塑性資料的聲

5、發(fā)射信號比較二、聲發(fā)射信號的特征參數(shù)二、聲發(fā)射信號的特征參數(shù)v聲發(fā)射事件v 右圖是一個突發(fā)型信號的波形，v經(jīng)過包絡(luò)檢波后，波形超越頂置的v閾值電壓構(gòu)成一個矩形脈沖。一個v突發(fā)型信號構(gòu)成一個矩形脈沖叫做v一個事件，這些事件脈沖數(shù)就是事v件計(jì)數(shù)。單位時間的事件計(jì)數(shù)稱為v事件計(jì)數(shù)率，其計(jì)數(shù)的累積那么稱為v事件總數(shù)。 右圖是一個聲發(fā)射信號的振鈴波形，設(shè)置某一閾值電壓，振鈴波形超越這個閾值電壓的部分構(gòu)成矩形窄脈沖，計(jì)算這些振鈴脈沖數(shù)就是振鈴計(jì)數(shù)單位時間的振鈴計(jì)數(shù)率那么稱為聲發(fā)射率，累加起來稱為振鈴總數(shù)。取一個事件的振鈴計(jì)數(shù)稱為事件振鈴計(jì)數(shù)或振鈴/事件。 儀器輸出的聲發(fā)射信號是一個隨機(jī)信號，如以下圖所示t

6、pVVInfn00 一個事件的振鈴計(jì)數(shù)為：式中， 任務(wù)頻率， 衰減系數(shù) ， 峰值電壓， 閾值電壓0fpVtVv振幅及振幅分布v 振幅分布又稱幅度分布，振幅是指聲發(fā)射波形的峰值振幅。振幅及振幅分布被以為是可以更多地反映聲發(fā)射源信息的一種處置方法。它既可以是事件計(jì)數(shù)對振幅的分布，也可以是振鈴計(jì)數(shù)對振幅的分布。v v能量v 聲發(fā)射能量反映了聲發(fā)射源以彈性波方式釋放的能量。能量分析是針對儀器輸出的信號進(jìn)展的。瞬態(tài)信號的能量定義為v 式中， 隨時間變化的電壓， 電壓丈量電路的輸入阻抗。 dttVRE021 V tR第三部分第三部分 聲發(fā)射檢測定位方法聲發(fā)射檢測定位方法 v直線定位法直線定位法v 直線定位

7、法是在一維空間中確定聲發(fā)直線定位法是在一維空間中確定聲發(fā)射源位置坐標(biāo)，大多用于焊縫缺陷定位。在射源位置坐標(biāo)，大多用于焊縫缺陷定位。在一維空間內(nèi)放置兩個換能器，它們所確定的一維空間內(nèi)放置兩個換能器，它們所確定的聲源位置必需在兩個換能器連線或圓弧線上。聲源位置必需在兩個換能器連線或圓弧線上。取坐標(biāo)原點(diǎn)為兩個換能器之間連線的中點(diǎn)，取坐標(biāo)原點(diǎn)為兩個換能器之間連線的中點(diǎn)，見以下圖。見以下圖。聲源的位置坐標(biāo)可由下式 求出，2, 1112信號先到換能器，信號先到換能器tSigntSignvttSignx式中， 相對時差， 聲速。tvv平面三角形定位法平面三角形定位法v 將將4個換能器分別置于個換能器分別置于

8、(0，0)，v (1，B)，(1，B)與品與品(0,A)，v 其中后三點(diǎn)構(gòu)成一個正三角形，其中后三點(diǎn)構(gòu)成一個正三角形，v (0，0)為三角形的內(nèi)心，并取其為三角形的內(nèi)心，并取其v為直角坐標(biāo)系的原點(diǎn)，見右圖。在為直角坐標(biāo)系的原點(diǎn)，見右圖。在vP(x，y)點(diǎn)有一聲源，在求出到達(dá)，點(diǎn)有一聲源，在求出到達(dá)，v和相對于的時差后，可以計(jì)算出聲和相對于的時差后，可以計(jì)算出聲v源源P(x，y)的位置。的位置。v歸一化正方陣定位法歸一化正方陣定位法 v 歸一化正方陣定位是一種將聲源位置歸一化正方陣定位是一種將聲源位置坐標(biāo)按換能器位置坐標(biāo)歸一化的定位方法。坐標(biāo)按換能器位置坐標(biāo)歸一化的定位方法。將四個換能器置于直角

9、坐標(biāo)系中的位置將四個換能器置于直角坐標(biāo)系中的位置(1，1)，(1，-1)，(-l，-1)，(-1，1)。由聲源。由聲源P(x,y)的聲波到達(dá)換能器的聲波到達(dá)換能器1的傳播時間到換能器的傳播時間到換能器2、3和和4的時差來定位。的時差來定位。 第四部分第四部分 聲發(fā)射檢測的運(yùn)用聲發(fā)射檢測的運(yùn)用 v聲發(fā)射在資料研討中的運(yùn)用聲發(fā)射在資料研討中的運(yùn)用 v 1金屬資料金屬資料v 采用聲發(fā)射監(jiān)測與三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)相結(jié)合采用聲發(fā)射監(jiān)測與三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)相結(jié)合 ，計(jì)，計(jì)算其開裂應(yīng)力和變形量，評價(jià)外表浸透層算其開裂應(yīng)力和變形量，評價(jià)外表浸透層(滲氮、滲滲氮、滲碳等碳等)的脆性的脆性 。v 2非金屬資料非金屬資料v 陶瓷

10、資料采用復(fù)合方法如延續(xù)纖維強(qiáng)化可使陶瓷資料采用復(fù)合方法如延續(xù)纖維強(qiáng)化可使資料的性能顯著提高。對于資料的性能顯著提高。對于SiC纖維強(qiáng)化玻璃復(fù)合纖維強(qiáng)化玻璃復(fù)合資料可采用多通道聲發(fā)射波形逆問題解析法，根資料可采用多通道聲發(fā)射波形逆問題解析法，根據(jù)聲波到達(dá)的時間差標(biāo)定破壞源的位置，根據(jù)發(fā)射據(jù)聲波到達(dá)的時間差標(biāo)定破壞源的位置，根據(jù)發(fā)射方式識別破壞方式，用逆卷積積分評價(jià)破壞源的大方式識別破壞方式，用逆卷積積分評價(jià)破壞源的大小。小。 v聲發(fā)射在焊接中運(yùn)用聲發(fā)射在焊接中運(yùn)用 v 1焊接質(zhì)量監(jiān)測焊接質(zhì)量監(jiān)測v 根本原理：在焊縫冷卻過程中，根本原理：在焊縫冷卻過程中，v 焊縫及其熱影響區(qū)的收縮與相變所焊縫及其

11、熱影響區(qū)的收縮與相變所v 呵斥應(yīng)力不均勻分布而產(chǎn)生裂紋。呵斥應(yīng)力不均勻分布而產(chǎn)生裂紋。v 可用于氬弧焊、電阻焊、自動可用于氬弧焊、電阻焊、自動v 焊和電子束焊等。還可用于電阻點(diǎn)焊和電子束焊等。還可用于電阻點(diǎn)v 焊的質(zhì)量監(jiān)控中焊的質(zhì)量監(jiān)控中 。右圖為。右圖為Y形裂紋形裂紋v 試樣的聲發(fā)射總計(jì)數(shù)與焊后延遲時試樣的聲發(fā)射總計(jì)數(shù)與焊后延遲時v 間之間的關(guān)系間之間的關(guān)系v 2壓力容器在役檢測 在容器受載過程中進(jìn)展動態(tài)整體監(jiān)測，特別適宜無法進(jìn)展內(nèi)部檢驗(yàn)和焊縫中存在大量超標(biāo)缺陷的壓力容器的檢驗(yàn)和評定。在壓力容器的運(yùn)用主要有以下幾個方面： (1)出廠水壓實(shí)驗(yàn)時的聲發(fā)射監(jiān)測。 (2)容器定期檢修時水壓實(shí)驗(yàn)聲發(fā)射監(jiān)測 。 (3)運(yùn)轉(zhuǎn)中壓力容器的聲發(fā)射監(jiān)測 。 (4)容器爆破實(shí)驗(yàn)時的聲發(fā)射監(jiān)測。v聲發(fā)射在飛機(jī)構(gòu)造件監(jiān)測中的運(yùn)用聲發(fā)射在飛機(jī)構(gòu)造件監(jiān)測中的運(yùn)用 v 據(jù)資料引見，據(jù)資料引見，KC運(yùn)輸機(jī)主要翼下的翼片運(yùn)輸機(jī)主要翼下的翼片是用是用7178T6合金制造，資料本身具有脆性，有時合金制造，資料本身具有脆性，有時在飛行中在飛行中v 產(chǎn)生產(chǎn)生18cm長的龜裂可導(dǎo)致完全破壞。曾采用中長的龜裂可導(dǎo)致完全破壞。曾采用中心頻率為心頻率為 25