利用声发射_ae_技术监测大型混凝土桥梁结构

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1、Vol.50No11工程与试验ENGINEERING&TESTMar.2010利用声发射(AE)技术监测大型混凝土桥梁结构郭健(国家试验机质量监督检验中心,吉林长春130062)摘要:介绍了一种利用无线AE传感器对大型混凝土桥梁结构进行监测的新方法,并对新式数据处理和分析技术做出综述。关键词:无线AE传感器;小波;力矩张量;群集中图分类号:TB559文献标识码:Bdoi:1013969/j.issn.167423407.2010.01.009StudyonUsingAETechnologytoMonitortheStr

2、ucturesofLargeCivilBridgeGuoJian(ChinaNationalCenterforQualitySupervisionandInspectionofTestingMachine,Changchun130062,Jilin,China)Abstract:AnewmethodofusingwirelessAEsensortomonitorthestructuresoflargecivilbridgeisintroducedinthisarticle,andthetechnologiesofdat

3、aprocessingandanalysisaredescribed.Keywords:wirelessAEsensor;wavelet;momenttensor;cluster上进行过可行性阶段试验,该系统曾获取机械工业1引言部科技进步二等奖。可想而知,受大型结构环境条件的限制,采用传统AE检测系统进行大型结构监AE是研究大型结构及其部件使用状态的实用测是十分不经济的。监测技术。近代随着科学技术的发展和进步,许多发达国家在飞机、造船业、化工容器、水坝和高架桥2采用AE技术的目的梁等大型结构部件上都采用了AE技术进行安

4、全性能监测。AE是一种动态检测技术,其优点是可以大多数无损检测(NDT)技术是在结构加载前根据各种材料内部正在扩展裂纹的状况,研究结构或加载后进行静态检测的。例如,在NDT技术中的使用寿命。具有代表性的超声波(UT)检测法就是利用人工制在混凝土材料中传输的声波容易被衰减和几何造的源信号和接受器来检测材料内部存在缺陷的大扩散,为了进行有效检测,经常采用大批量的AE传小、形状,它是当材料内部传播UT时测量材料特感器覆盖被测结构表面的所有关键部位。随着传感性的方法。AE技术与其他各种NDT方法相比较器数量的增加,AE检测系统

5、处理信号能力的通道具有其独特之处。通常,在结构动态加载期间,根据n数目也相应增加。这种以2增加的速度对AE检测材料内部能量释放———缺陷增长的情况,使用AE系统性价比的影响是相当可观的。有些大型AE检进行监测。先进的AE检测系统可以对频率为8测系统通道数目竟高达2。原机械工业部长春试20kHz～几MHz的AE信号进行高速率的采集处验机研究所二十世纪八十年代初期在国内率先研制理。利用AE技术可以对材料、结构的使用寿命进的32通道AE源定位及分析系统在小型化工容器行诊断。[收稿日期]2010-01-18[作者简介]郭健(1

6、952-),男,高级工程师,中国机械工程学会无损检测学会委员,主要研究方向:电子仪器测量和自动控制。·24·©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.netNo.12010郭健:利用声发射(AE)技术监测大型混凝土桥梁结构312wavelet(小波)法3AE信号调节当材料内部存在的裂纹发生增长时产生AE事件。通常AE事件振幅很低,一般从几μV～几十311基本AE信号mV。AE信号调节

7、的目的是为了防止材料断裂过当脆性材料内部存在的缺陷发生扩展时,在该程中AE信号与噪声信号相互间混淆。在AE测材料内部传输的声波是以突然释放能量的形式出现量、分析过程中采用高效能的滤波技术是提高AE的。此时,取决于材料及其应力状态的缺陷,每产生检测系统信—噪比的必要条件。一个AE信号,包含了一个单一的暂态事件或者是与广泛使用在信号处理、滤波领域内的传统的由若干个离散的裂纹及微裂纹的事件组成。对照傅立叶变换法相比较,基于傅立叶变换法发展起来AE基本参数,检测系统采集的AE基本信号是一的小波变换法更具有优势。傅立叶变换是域变

8、换,个完整的暂态波形。此AE暂态信号包含有材料断它将时域和频域联系起来,把时域内难以显现的特裂过程和材料内部传输声波波程的相关信息资源。征通过频谱分析的方法在频域内十分清楚地显现出AE暂态信号不能简单地用诸如门槛电平、信号的来。但是,傅立叶变换不能很好地解决突变信号与上升时间或最大振幅那样的AE基本存储参数来获非平稳性信号的问题。