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1、第24卷第1期无损检测Vol.24No.12002年1月NDTJan.2002信号处理专题综述声发射信号处理和分析技术1)2)耿荣生,沈功田,刘时风(北京航空工程技术研究中心,北京100076)摘要:介绍声发射技术发展简况、声发射信号处理面临的困难及目前所用的各种处理和分析方法。还介绍了声发射仪器的发展概况。关键词:声发射检验;信号处理;分析;声发射仪器中图分类号:TG115.28;O42文献标识码:A文章编号:1000-6656(2002)01-0023-06ANOVERVIEWONTHEDEVELOPMENTOFACOUSTICEMISSIO
2、NSIGNALPROCESSINGANDANALYSISTECHNIQUE1)2)GENGRong-sheng,SHENGong-tian,LIUShi-feng(BeijingAeronauticalTechnologyResearchCentre,Beijing100076,China)Abstract:Thedevelopmentofacousticemission(AE)signalprocessingandanalysistechniquewasreviewed.Somechallengingproblemsconfrontedandv
3、ariousmethodsinusewerealsooutlined.ThegeneralstateofAEinstrumentdevel-opmentwasalsodescribed.Keywords:Acousticemissiontesting;Signalprocessing;Analysis;Acousticemissioninstrument声发射(AE)可以定义为物体或材料内部迅速声发射的外部原因是多种多样的,但其共同点都是释放能量而产生瞬态弹性波的一种物理现象,而由于外部条件的变化(应力、温度和电磁场等),引起AE信号则表示一个或
4、多个AE事件经传感器接收物体或结构某一局部或某些部分变得不稳定并迅速[1]并经系统处理后以某种形式出现的电信号。当释放出能量。AE是正在扩展的材料缺陷(裂纹)的材料遇到“麻烦”时,它们会“讲话”,我们可以利用声指示器,没有扩展,裂纹或材料的缺陷处于静止状发射设备来“听”诸如裂纹扩展、纤维断裂以及材料态,就没有能量的重新分配,也就没有声发射。换句其它形式损伤所发出的“声音”。AE相应的弹性波话说,只有当物体受到了永久性形变或永久性损伤并不仅局限于可听声域,在绝大多数情况下,其有效时才会产生声发射。正因为这样,AE技术是检测频谱范围可伸展到数兆赫甚至
5、数十兆赫频段。所以材料损伤,特别是早期损伤的有力工具,也是对材料严格地讲,声发射应当被称为应力波发射,但由于历或结构状态进行动态监测的重要方法。与此相适史的原因,人们已习惯于将其称为声发射。AE的应,声发射信号处理的主要任务则应当包括AE源源机制是各式各样的,如固体内裂纹的形成和扩展识别、AE源定位和损伤评价等内容。(裂纹的传播)、塑性形变、晶体内位错的移动和位错1声发射信号及信号处理的困难所在在钉扎点上的分离、孪晶边界的移动、复合材料内基体或夹杂物的破裂、分层或纤维的断裂以及物质结与其它无损检测方法不同的是,AE信号处理构的变化(包括相变)等。
6、不同的源机制对应不同的技术面临的最大难题,或最大困惑首先是AE源的发射声波,因而也对应不同的AE信号。尽管引起多样性、信号本身的突发性和不确定性。在进行超声或涡流检测时,人们可准确知道注入被检材料中收稿日期:2001-08-30信号的特征(幅度、频率和波形等),并由此可知接收1)国家质量技术监督局锅检中心,北京100027信号的相应特征或应当发生的变化。而对于AE检2)清华大学机械系,北京100084·23·耿荣生等:声发射信号处理和分析技术测技术而言,情况却完全不同。不同的AE源机制可以产生完全不同的AE信号,而人们对AE源机制的认识总是受到很
7、多条件的限制。因此,说极端一点,检测人员有时几乎不知道真正的AE信号究竟应是什么样子。其次,AE信号传输途径的影响也是一个完全不容忽视的因素,但问题在于,传输途径又与AE源位置、被检对象性质(材质、形状和几(a)(b)何尺寸)、声耦合剂特征以及接收传感器位置等诸多因素有关。图1可以说明这一问题。图1影响声发射信号的诸多因素由图1可见,AE传感器所获得的信号至少是(c)(d)声源、传输介质、耦合介质和换能器响应等因素的综图2不同形式的AE信号[3,4]位置产生的表面位移。AE信号的这种差异可合结果,在数学上可表示为能让初学者很难理解,甚至无所适从。
8、F(t)=S(t)＊M(t)＊C(t)＊R(t)(1)AE信号处理技术面临的另外两大困难是AE式中S(t)———声源的时域函数信号的微弱
