聲發(fā)射第三章--聲發(fā)射波的探測(2015年11月)

1、第第三三章章聲發(fā)射波的探測聲發(fā)射波的探測聲發(fā)射檢測就是檢測接收聲發(fā)射信號并進(jìn)聲發(fā)射檢測就是檢測接收聲發(fā)射信號并進(jìn)行分析得到聲發(fā)射源（缺陷）的信息。行分析得到聲發(fā)射源（缺陷）的信息。tV貯罐油面內(nèi) 置 前放 的 傳感器信 號 電纜線內(nèi)置聲發(fā)射卡計(jì)算機(jī)系統(tǒng)腐蝕點(diǎn)腐蝕信號大型儲(chǔ)罐檢測示意大型儲(chǔ)罐檢測示意球罐檢測示意球罐檢測示意常壓儲(chǔ)罐的聲發(fā)射檢測常壓儲(chǔ)罐的聲發(fā)射檢測低溫儲(chǔ)罐的聲發(fā)射檢測低溫儲(chǔ)罐的聲發(fā)射檢測常壓儲(chǔ)罐底板聲發(fā)射檢測的開罐驗(yàn)證常壓儲(chǔ)罐底板聲發(fā)射檢測的開罐驗(yàn)證由于聲發(fā)射信號的每個(gè)脈沖都包含著一個(gè)頻率譜，由于聲發(fā)射信號的每個(gè)脈沖都包含著一個(gè)頻率譜，這個(gè)頻率譜所包括的頻率范圍可以從幾赫茲到幾十這

2、個(gè)頻率譜所包括的頻率范圍可以從幾赫茲到幾十兆赫茲，因此，在進(jìn)行某項(xiàng)具體的檢測工作時(shí)，首兆赫茲，因此，在進(jìn)行某項(xiàng)具體的檢測工作時(shí)，首先應(yīng)該知道所要檢測的材料先應(yīng)該知道所要檢測的材料(缺陷缺陷)在外力作用下產(chǎn)在外力作用下產(chǎn)生的聲發(fā)射的大致頻率范圍，然后再從這個(gè)總范圍生的聲發(fā)射的大致頻率范圍，然后再從這個(gè)總范圍內(nèi)選擇一個(gè)最適合的頻率窗口，以便濾去噪聲的干內(nèi)選擇一個(gè)最適合的頻率窗口，以便濾去噪聲的干擾。一般的機(jī)械噪聲和電氣噪聲的頻率都比較低，擾。一般的機(jī)械噪聲和電氣噪聲的頻率都比較低，因此在聲發(fā)射檢測中首先要確定頻率窗口的上下限。因此在聲發(fā)射檢測中首先要確定頻率窗口的上下限。在頻率窗口確定后，就能依此

3、為根據(jù)來選定傳感器在頻率窗口確定后，就能依此為根據(jù)來選定傳感器和帶通濾波器。和帶通濾波器。 前放前放主放主放參數(shù)采參數(shù)采集處理集處理記錄記錄顯示顯示第一節(jié)第一節(jié) 壓電效應(yīng)壓電效應(yīng) 壓電效應(yīng)分類壓電效應(yīng)分類正壓電效應(yīng)、逆壓電效應(yīng)。正壓電效應(yīng)、逆壓電效應(yīng)。 正壓電效應(yīng)正壓電效應(yīng)當(dāng)某些電介質(zhì)沿一定方向受外力當(dāng)某些電介質(zhì)沿一定方向受外力作用而變形時(shí)，在其一定的兩個(gè)表面上產(chǎn)生正負(fù)作用而變形時(shí)，在其一定的兩個(gè)表面上產(chǎn)生正負(fù)異號電荷，當(dāng)外力去掉后，又恢復(fù)到不帶電的狀異號電荷，當(dāng)外力去掉后，又恢復(fù)到不帶電的狀態(tài)，態(tài)，這種現(xiàn)象就被稱為正壓電效應(yīng)這種現(xiàn)象就被稱為正壓電效應(yīng)正壓電效應(yīng)正壓電效應(yīng)逆壓電效應(yīng)逆壓電效應(yīng)當(dāng)

4、在電介質(zhì)的極化方向施加電場，當(dāng)在電介質(zhì)的極化方向施加電場，某些電介質(zhì)在一定的方向上將產(chǎn)生機(jī)械變形或機(jī)某些電介質(zhì)在一定的方向上將產(chǎn)生機(jī)械變形或機(jī)械應(yīng)力，當(dāng)外電場撤去后，變形或應(yīng)力也隨之消械應(yīng)力，當(dāng)外電場撤去后，變形或應(yīng)力也隨之消失，失，這種物理現(xiàn)象稱為逆壓電效應(yīng)。這種物理現(xiàn)象稱為逆壓電效應(yīng)。第一節(jié)第一節(jié) 壓電效應(yīng)壓電效應(yīng)壓電效應(yīng)的特點(diǎn)壓電效應(yīng)的特點(diǎn)壓電效應(yīng)是可逆的，正壓壓電效應(yīng)是可逆的，正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)的總稱為壓電效應(yīng)。習(xí)慣電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)的總稱為壓電效應(yīng)。習(xí)慣上把正壓電效應(yīng)稱為壓電效應(yīng)。上把正壓電效應(yīng)稱為壓電效應(yīng)。 第一節(jié)第一節(jié) 壓電效應(yīng)壓電效應(yīng) 壓電常數(shù)電介質(zhì)受力所產(chǎn)生的電荷與外力的

5、大小成正比，比例系數(shù)為壓電常數(shù)(壓電應(yīng)變常數(shù)、壓電電壓常數(shù)、厚度振動(dòng)頻率常數(shù)、機(jī)電耦合系數(shù))。它與機(jī)械形變方向有關(guān)，對一定材料一定方向則為常量。電介質(zhì)受力產(chǎn)生電荷的極性取決于變形的形式（壓縮或伸長）。 厚度振動(dòng)頻率常數(shù)當(dāng)壓電晶片的厚度t等于該頻率下的半波長時(shí)，壓電晶片將產(chǎn)生共振,t=0.5 , t=0.5v/f，ft=常數(shù)。壓電晶片的諧振頻率與厚度的乘積為一常數(shù)，大約為0.5倍波速。第一節(jié)第一節(jié) 壓電效應(yīng)壓電效應(yīng)壓電材料具有明顯壓電效應(yīng)的材料稱為壓電材料。常用的有石英晶體、鈮酸鋰LiNbO3、鎵酸鋰LiGaO3、鍺酸鉍Bi12GeO20等單晶和經(jīng)極化處理后的多晶體如鈦酸鋇壓電陶瓷、鋯鈦酸鉛系列

6、壓電陶瓷PZT。鋯鈦酸鉛壓電材料靈敏度高,是聲發(fā)射傳感器常用材料。鈮酸鋰居里點(diǎn)達(dá)1200 ，可用作高溫傳感器。第一節(jié)第一節(jié) 壓電效應(yīng)壓電效應(yīng) 新型壓電材料：有高分子壓電薄膜（如聚偏二氟乙烯PVDF）和壓電半導(dǎo)體（如ZnO、CdS）。 單晶材料的壓電效應(yīng)是由于這些單晶受外應(yīng)力時(shí)其內(nèi)部經(jīng)格結(jié)構(gòu)變形，使原來宏觀表現(xiàn)的電中性狀態(tài)被破壞而產(chǎn)生電極化。經(jīng)極化（一定溫度下加以強(qiáng)電場）處理后的壓電陶瓷、高分子壓電薄膜的壓電性是電疇、電極偶子取向極化的結(jié)果。 第一節(jié)第一節(jié) 壓電效應(yīng)壓電效應(yīng) 壓電材料的優(yōu)點(diǎn)壓電材料制成的壓電轉(zhuǎn)換元件具有自發(fā)電和可逆兩種重要性能，體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、固有頻率高、靈敏

7、度和信噪比高等優(yōu)點(diǎn)， 壓電材料的缺點(diǎn)壓電材料制成的壓電轉(zhuǎn)換元件的主要缺點(diǎn)是無靜態(tài)輸出，要求有很高的電輸出阻抗，需用低電容的低噪聲電纜，很多壓電材料的工作溫度只有250左右。第一節(jié)第一節(jié) 壓電效應(yīng)壓電效應(yīng) 正壓電效應(yīng)的應(yīng)用利用正壓電效應(yīng)制成的壓電式傳感器，將壓力、振動(dòng)、加速度等非電量轉(zhuǎn)換成電量，從而進(jìn)行精密測量。利用正壓電效應(yīng)研制的壓電電源、煤氣爐和汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的自動(dòng)點(diǎn)火裝置等多種電壓發(fā)生器；在測試技術(shù)中，壓電轉(zhuǎn)換元件是一種典型的力敏元件，能測量最終可變換成力的那些物理量，例如壓力、加速度、機(jī)械沖擊和振動(dòng)等，因此在聲學(xué)、力學(xué)、醫(yī)學(xué)和宇航等廣闊領(lǐng)域中都可見到壓電式傳感器的應(yīng)用。 第一節(jié)第一節(jié) 壓電效

8、應(yīng)壓電效應(yīng) 逆壓電效應(yīng)的應(yīng)用利用逆壓電效應(yīng)可制成超聲波發(fā)生器、壓電揚(yáng)聲器、頻率高度穩(wěn)定的晶體振蕩器（如每晝夜誤差210-5s的石英鐘、表）等。逆壓電效應(yīng)可用于聲發(fā)射信號產(chǎn)生。 聲發(fā)射探頭的壓電元件：第一節(jié)第一節(jié) 壓電效應(yīng)壓電效應(yīng)第二節(jié)第二節(jié) 傳感器傳感器 聲發(fā)射傳感器（探頭、換能器）可以把聲發(fā)射信號轉(zhuǎn)換成電信號的裝置。 傳感器工作原理傳感器是利用某些物質(zhì)（如半導(dǎo)體、陶瓷、壓電晶體、強(qiáng)磁性體和超導(dǎo)體等）的物理特性隨著外界待測量作用而發(fā)生變化的原理制成的。利用了諸多的效應(yīng)（包括物理效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)和生物效應(yīng)）和物理現(xiàn)象，如利用材料的壓阻、濕敏、熱敏、光敏、磁敏和氣敏等效應(yīng)，把應(yīng)變、濕度、溫度、位移、

9、磁場、煤氣等被測量變換成電量。在聲發(fā)射檢測過程中，通常使用的是壓電效應(yīng)。 傳感器的主要元件傳感器通常由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和轉(zhuǎn)換電路組成 。 這些元件的功能是： 敏感元件：直接感受被測量，并以確定關(guān)系輸出某一物理量（包括電學(xué)量）。 轉(zhuǎn)換元件：將敏感元件輸出的非電物理量，如位移、應(yīng)變、應(yīng)力、光強(qiáng)等轉(zhuǎn)換為電學(xué)量（包括電路參數(shù)量、電壓、電流等）。 轉(zhuǎn)換電路：將電路參數(shù)（如電阻、電感、電容等）量轉(zhuǎn)換成便于測量的電量，例如電壓、電流、頻率等。 第二節(jié)第二節(jié) 傳感器傳感器 有些傳感器只有敏感元件，如熱電偶，它感受被測溫差時(shí)直接輸出電動(dòng)勢。有些傳感器由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成，無需轉(zhuǎn)換電路，例如壓電式加速度傳感

10、器。還有些傳感器由敏感元件和轉(zhuǎn)換電路組成，如電容式位移傳感器。有些傳感器，轉(zhuǎn)換元件還不只一個(gè)，要經(jīng)若干次轉(zhuǎn)換才輸出電量。 第二節(jié)第二節(jié) 傳感器傳感器 聲發(fā)射傳感器的組成一般由殼體、保護(hù)膜、壓電元件、阻尼塊、連接導(dǎo)線及高頻插座組成。壓電元件通常采用鋯鈦酸鉛、鈦酸鋇和鈮酸鋰等。根據(jù)不同的檢測目的和環(huán)境采用不同結(jié)構(gòu)和性能的傳感器。其中，諧振式高靈敏度傳感器是聲發(fā)射檢測中使用最多的一種。 第二節(jié)第二節(jié) 傳感器傳感器1壓電元件 2殼 3上蓋 4導(dǎo)線5高頻插座 6吸收劑 7底座 8保護(hù)膜 n聲發(fā)射傳感器的結(jié)構(gòu)單端諧振式傳感器第二節(jié)第二節(jié) 傳感器傳感器 傳感器的輸入與輸出傳感器的輸入與輸出傳感器的輸入端作用

11、是傳感器的輸入端作用是力、位移或者速度，輸出則為電壓力、位移或者速度，輸出則為電壓?？梢哉J(rèn)為力、。可以認(rèn)為力、位移或者速度轉(zhuǎn)化為電壓的整個(gè)系統(tǒng)為線性系統(tǒng)。位移或者速度轉(zhuǎn)化為電壓的整個(gè)系統(tǒng)為線性系統(tǒng)。在分析線性系統(tǒng)時(shí)，并不關(guān)心系統(tǒng)內(nèi)部的各種不在分析線性系統(tǒng)時(shí)，并不關(guān)心系統(tǒng)內(nèi)部的各種不同的結(jié)構(gòu)情況，而是要研究激勵(lì)和響應(yīng)同系統(tǒng)本同的結(jié)構(gòu)情況，而是要研究激勵(lì)和響應(yīng)同系統(tǒng)本身特性之間的聯(lián)系。身特性之間的聯(lián)系。d(t) 系統(tǒng)系統(tǒng) T(t) u(t) n傳感器輸出傳感器輸出u(t)是電學(xué)量的電壓標(biāo)量，輸入是電學(xué)量的電壓標(biāo)量，輸入d(t)可以是表面可以是表面原子的位移、力學(xué)量的力矢量原子的位移、力學(xué)量的力矢量

12、F(x,t)、速度矢量、速度矢量V(x,t)等，等，簡化處理假定只有垂直分量作用在傳感器上。由此建立輸簡化處理假定只有垂直分量作用在傳感器上。由此建立輸入與輸出兩組標(biāo)量之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。入與輸出兩組標(biāo)量之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。 第二節(jié)第二節(jié) 傳感器傳感器 傳感器靈敏度T為靈敏度可用對數(shù)表示，為頻率，U為傳感器的輸出電壓、D為表面原子的垂直位移分量或表面壓力垂直分量。 假定傳感器所在區(qū)域的輸入?yún)⒘渴蔷鶆虻?，就可排除與位置的相關(guān)性。（傳感器有一定的大小，作用在每點(diǎn)上的力學(xué)量不同，而實(shí)際測出的是對作用在作用面上的平均值。傳感器的輸入和它所在的位置有關(guān)）假定傳感器的輸入就是無傳感器時(shí)的輸入。（傳感器的存在會(huì)改變

13、所在部位的輸入的大小）通常聲發(fā)射傳感器采用鋼材進(jìn)行標(biāo)定。（傳感器與標(biāo)定試塊的機(jī)械阻抗匹配影響傳感器的標(biāo)定結(jié)果） )()()(DUT第二節(jié)第二節(jié) 傳感器傳感器 傳感器靈敏度曲線傳感器靈敏度曲線 即頻率靈敏度曲線。傳感器可以根據(jù)特定的校準(zhǔn)方法，給出頻率靈敏度曲線，據(jù)此可根據(jù)檢測目的和環(huán)境選擇不同類型、不同頻率和靈敏度的傳感器。 第二節(jié)第二節(jié) 傳感器傳感器 聲發(fā)射傳感器靈敏度要求聲發(fā)射傳感器靈敏度要求在一般情況下，傳在一般情況下，傳感器的靈敏度要求不低于感器的靈敏度要求不低于0.5千伏千伏/米米.秒秒-1。 前置放大器要求前置放大器要求由傳感器接收到的信號轉(zhuǎn)換由傳感器接收到的信號轉(zhuǎn)換為電信號后，由同

14、軸屏蔽電纜饋送給前置放大器。為電信號后，由同軸屏蔽電纜饋送給前置放大器。在前置放大器中信號得到放大，提高信噪比。一在前置放大器中信號得到放大，提高信噪比。一般要求前置放大器具有般要求前置放大器具有4060分貝的增益，噪聲電分貝的增益，噪聲電平不超過平不超過5微伏，并有比較大的輸出動(dòng)態(tài)范圍和頻微伏，并有比較大的輸出動(dòng)態(tài)范圍和頻率寬度。率寬度。 聲發(fā)射傳感器應(yīng)真實(shí)反映聲源信息，即傳感器將聲發(fā)射傳感器應(yīng)真實(shí)反映聲源信息，即傳感器將檢測到的信號轉(zhuǎn)換為電信號時(shí)，應(yīng)盡量減少畸變檢測到的信號轉(zhuǎn)換為電信號時(shí)，應(yīng)盡量減少畸變 第二節(jié)第二節(jié) 傳感器傳感器 傳感器的標(biāo)定傳感器的標(biāo)定 用激勵(lì)源對傳感器的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行核

15、準(zhǔn)。 傳感器的標(biāo)定方法 因激勵(lì)源和傳播介質(zhì)不同，可以組成多種多樣的方法，但是不管哪一種方法，目前都沒有被普遍承認(rèn)。 激勵(lì)源 用于激發(fā)聲發(fā)射信號的裝置。 激勵(lì)源的種類噪聲源、連續(xù)波源和脈沖波源三種類型。屬于噪聲源的有氦氣噴射、應(yīng)力腐蝕和金鎘合金相變等；連續(xù)波源可以由壓電傳感器、電磁超聲傳感器和磁致伸縮傳感器等產(chǎn)生；脈沖波源可以由電火花、玻璃毛細(xì)管破裂、鉛筆芯斷裂、落球和激光脈沖等產(chǎn)生。 第二節(jié)第二節(jié) 傳感器傳感器 作為標(biāo)定傳感器用的激勵(lì)源要求 在測量的頻率范圍內(nèi)，希望具有恒定的振幅。 實(shí)際標(biāo)定傳感器用的聲發(fā)射激勵(lì)源脈沖源。 脈沖源種類及性質(zhì)在脈沖源中，激光脈沖設(shè)備昂貴，限制了它的應(yīng)用；玻璃毛細(xì)管

16、很難做到壁厚均勻，在使用中難以獲得良好的重復(fù)性；落球法獲得的信號頻率低；電火花法受氣候、濕度和其它因素影響；鉛筆芯斷裂法受操作人和材料表面條件影響。第二節(jié)第二節(jié) 傳感器傳感器激光脈沖法的標(biāo)定 原理如下：在一個(gè)大的鋁塊上置一水箱，利用二氧化碳脈沖激光器發(fā)出的激光光束與水的表面作用，在水中產(chǎn)生沖擊波，用非接觸的光學(xué)方法測量沖擊波的壓力，控制沖擊波的強(qiáng)度。置于鋁塊下表面的待定傳感器接收沖擊波。 第二節(jié)第二節(jié) 傳感器傳感器玻璃毛細(xì)管破裂裝置 工作原理：標(biāo)定塊為762762381毫米，重量為兩噸的軟鋼塊，內(nèi)部無缺陷（經(jīng)無損檢測），第二節(jié)第二節(jié) 傳感器傳感器 玻璃毛細(xì)管和待定傳感器置于中心位置附近。傳感器

17、接收到信號的記錄時(shí)間是130微秒，在記錄時(shí)間內(nèi)，應(yīng)不受邊界反射波的影響。傳感器接收的信號經(jīng)放大和濾波后，由瞬態(tài)記錄儀存儲(chǔ)記錄，經(jīng)計(jì)算機(jī)進(jìn)行頻譜分析。玻璃毛細(xì)管的直徑為 0.30.25毫米，用一個(gè)石英力規(guī)測量壓破玻璃管的力。用電容傳感器作為標(biāo)準(zhǔn)傳感器測量由于玻璃毛細(xì)管破裂產(chǎn)生脈沖波的垂直位移，實(shí)際測得的結(jié)果與根據(jù)理論計(jì)算公式進(jìn)行比較。 第二節(jié)第二節(jié) 傳感器傳感器 電火花法原理：是在兩個(gè)電極上加高壓電源，使極間的空氣擊穿，空氣擊穿產(chǎn)生的聲波入射到固體介質(zhì)表面轉(zhuǎn)換為表面波。也可將標(biāo)定塊（金屬介質(zhì)）作為一個(gè)電極，另一個(gè)電極和它之間直接產(chǎn)生火花。當(dāng)入射角滿足時(shí)(C空氣與C表面分別為空氣與標(biāo)定塊表面的聲速

18、)，將在固體表面激勵(lì)出頻率豐富的表面波。對鋼或鋁一類的標(biāo)定塊來說，a大約在7度左右。這種方法容易使標(biāo)定塊表面受蝕。電火花法 表面空氣CCsin第二節(jié)第二節(jié) 傳感器傳感器電火花裝置第二節(jié)第二節(jié) 傳感器傳感器斷裂鉛筆芯 斷裂鉛筆芯原理：可以產(chǎn)生一個(gè)階躍函數(shù)形式的點(diǎn)源力。采用直徑為0.3毫米的、2H石墨鉛筆芯。這種方法簡單、經(jīng)濟(jì)、重復(fù)性好，而且調(diào)節(jié)鉛筆芯直徑、長度和傾角就可以改變力的大小和方向。載荷突然釋放的時(shí)間與玻璃毛細(xì)管相近（0.1微秒），適當(dāng)?shù)嘏溆昧σ?guī)也可以測出力的大小。采用階躍點(diǎn)力產(chǎn)生彈性波的格林函數(shù)數(shù)值計(jì)算方法，計(jì)算40微秒接收波形結(jié)果與實(shí)驗(yàn)相一致。鉛筆芯斷裂源設(shè)備簡單容易攜帶常應(yīng)用于工程

19、應(yīng)用現(xiàn)場的傳感器標(biāo)定。 第二節(jié)第二節(jié) 傳感器傳感器斷裂鉛筆芯裝置第二節(jié)第二節(jié) 傳感器傳感器 標(biāo)定塊要求在實(shí)際標(biāo)定傳感器的工作中，標(biāo)定塊尺寸總是有限的，但是只要標(biāo)定塊的厚度大于三倍瑞利波波長，在標(biāo)定塊表面?zhèn)鞑サ牟ㄐ沃饕褪侨鹄?。對于每一個(gè)脈沖源的作用，傳感器響應(yīng)的振鈴持續(xù)時(shí)間約為100微秒，在這段時(shí)間內(nèi)，需要避免邊界反射波的干擾，就是說標(biāo)定塊尺寸應(yīng)足夠大。其表面具有足夠的光潔度，以避免表面對波的衰減作用。 第二節(jié)第二節(jié) 傳感器傳感器 實(shí)際現(xiàn)場聲發(fā)射檢測中的傳感器標(biāo)定多通道聲發(fā)射系統(tǒng)工程應(yīng)用中還常用聲發(fā)射傳感器自身產(chǎn)生聲發(fā)射信號來進(jìn)行傳感器性能簡易標(biāo)定（具體方法是輸入給系統(tǒng)中某聲發(fā)射傳感器電脈沖

20、使其產(chǎn)生聲信號并在應(yīng)用對象中傳播，其它傳感器接收這個(gè)信號，根據(jù)接收信號的有無、幅度大小、波形頻率特征等情況判斷傳感器的工作情況。）或用鉛筆芯折斷標(biāo)定。第二節(jié)第二節(jié) 傳感器傳感器第三節(jié)第三節(jié) 傳感器的耦合和安裝傳感器的耦合和安裝 聲發(fā)射信號經(jīng)傳輸介質(zhì)、耦合介質(zhì)、換能器、測量電路而獲取，接受到的信號影響因素很多。因此，在傳感器表面和檢測面的耦合以及傳感器的安裝等細(xì)節(jié)方面都要嚴(yán)格要求。 傳輸介質(zhì)m(t),M()耦合介質(zhì)c(t),C()傳感器 x(t),X()聲發(fā)射源s(t),S() 輸出信號f(t),F() 耦合劑的作用耦合劑的作用充填接觸面之間的微小空隙，不使這些空隙間的微量空氣影響聲波的穿透；其

21、次是通過耦合劑的“過渡”作用，使傳感器與檢測面之間的聲阻抗差減小，從而減小能量在此界面的反射損失。另外，還起到“潤滑”作用，減小傳感器面與檢測面之間的摩擦。 第三節(jié)第三節(jié) 傳感器的耦合和安裝傳感器的耦合和安裝 耦合劑的性能要求如下：(1) 聲衰減系數(shù)小，透聲良好；(2) 聲阻抗介于傳感器的材料與檢測材料之間，匹配良好；(3) 粘附力低，容易擦掉；(4) 粘滯性適中，使用時(shí)不會(huì)流淌，又容易擠出；(5) 保濕性適中，不容易干燥；(6) 外觀上色澤鮮明，透明度高，不含氣泡；(7) 均勻性好，不含顆?；螂s質(zhì)，使用時(shí)不堵塞管口；(8) 穩(wěn)定性好，不變色、不改變稠度、不分層、不析出、不變質(zhì)、不腐??；(9)

22、 不腐蝕或損壞傳感器。第三節(jié)第三節(jié) 傳感器的耦合和安裝傳感器的耦合和安裝 傳感器的固定方法傳感器的固定方法傳感器的固定方法主要包括機(jī)械固定、粘接固定和磁吸附固定方式。選擇何種固定方式主要根據(jù)傳感器的類型和待測面表面情況和對聲發(fā)射信號的影響情況所決定。 第三節(jié)第三節(jié) 傳感器的耦合和安裝傳感器的耦合和安裝 波導(dǎo)波導(dǎo)有些情況不能將聲發(fā)射傳感器直接放在被測試對象的表面例如高溫、低溫、表面疏松等，而需要通過波導(dǎo)實(shí)現(xiàn)聲聯(lián)接即通過波導(dǎo)接收聲發(fā)射信號。常見的波導(dǎo)有金屬棒或金屬管組成的波導(dǎo)，一端固定（焊接或機(jī)械連接）在檢測對象表面，另一端面上放置聲發(fā)射傳感器。 第三節(jié)第三節(jié) 傳感器的耦合和安裝傳感器的耦合和安裝

23、第四節(jié)第四節(jié) 傳感器的分類及選擇傳感器的分類及選擇 傳感器的主要類型高靈敏度傳感器，是應(yīng)用最多的一種諧振式傳感器；寬頻帶傳感器，通常由多個(gè)不同厚度的壓電元件組成，或采用凹球面形與楔形壓電元件達(dá)到展寬頻帶的目的；高溫傳感器，通常由鈮酸鋰或鈦酸鉛陶瓷制成；差動(dòng)傳感器，是由兩只正負(fù)極差接的壓電元件組成的，輸出相應(yīng)的差動(dòng)信號，對共模噪聲有好的抑制能力；此外，還有微型傳感器、磁吸附傳感器、低頻抑制傳感器和電容式傳感器等。第四節(jié)第四節(jié) 傳感器的分類及選擇傳感器的分類及選擇 就聲發(fā)射源定位而言，實(shí)際運(yùn)用中大量遇到的是結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的金屬材料（如壓力容器等），這類材料的聲學(xué)各向異性較小，聲波衰減系數(shù)也很小，頻帶范圍

24、大多是25KHz750KHz，因此選用諧振式傳感器比較適合。 諧振式傳感器參數(shù)技術(shù)的基礎(chǔ)歸結(jié)于兩個(gè)基本假設(shè)： (1) 聲發(fā)射是阻尼正弦波； (2) 聲波是以某一固定的速度傳播的。第四節(jié)第四節(jié) 傳感器的分類及選擇傳感器的分類及選擇 根據(jù)上述假設(shè)，對聲發(fā)射信號參數(shù)，如上升時(shí)間、峰值幅度、持續(xù)時(shí)間等測量、記錄所得到的聲發(fā)射特征是合理的。傳播特性上，諧振傳感器參數(shù)技術(shù)的假設(shè)意味著傳播信號除了單純衰減以外，它的聲波形狀是不變的。它是以不變的波形和不變的聲速獲取聲發(fā)射信號的參數(shù)。 事實(shí)上，大部分在工程應(yīng)用的構(gòu)件是板材、鍛件、管材，在這些工件中，包括使用廣泛的實(shí)驗(yàn)室試件，傳輸?shù)穆暡ǘ疾皇且粋€(gè)單一的傳播模式，

25、而是在每一種模式中包括以不同波速傳播的多種頻率在內(nèi)的多種波形模式，在某一特定情況下，某種傳播模式占優(yōu)。 第四節(jié)第四節(jié) 傳感器的分類及選擇傳感器的分類及選擇 寬帶響應(yīng)的傳感器寬帶響應(yīng)的傳感器在不清楚與源有關(guān)的力學(xué)機(jī)理的情況下，用諧振式傳感器來測量聲發(fā)射信號有其局限性。為了測量到更加接近真實(shí)聲發(fā)射信號來研究聲源特性，就需要使用寬帶傳感器來獲取更廣頻率范圍的信號。寬帶響應(yīng)的傳感器的主要優(yōu)點(diǎn)是采集到的聲發(fā)射信號豐富，全面，當(dāng)然其中也包含著噪聲信號。傳感器是寬帶、高保真位移或速度傳感器以便捕捉到真實(shí)的波形。 第四節(jié)第四節(jié) 傳感器的分類及選擇傳感器的分類及選擇 寬帶傳感器的幅頻特性曲線寬帶傳感器的幅頻特性曲線 差動(dòng)式傳感器由兩個(gè)壓