2011声发射检测

,华中科技大学机械学院,16,Sungkyunkwan University,*,*,6.4 声发射检测技术,材料或结构受外力或内力作用产生变形或断裂，以弹性波形式释放出应变能的现象称为声发射。各种材料声发射的频率范围很宽，从次声频、声频到超声频，但多数金属(如钢、铁等)的声发射频带，均在超声范围内。,利用仪器检测、分析声发射信号并利用声发射信息推断声发射源的技术称为声发射技术。,1 声发射检测原理及特点,特点：, 检测动态缺陷，如缺陷扩展，而不是检测静态缺陷；, 缺陷的信息直接来自缺陷本身，而不是靠外部输入扫查缺陷。,6.4 声发射检测技术,优势：,可提供活性缺陷随载荷、时间、温度等外变量而变化的实时或连续信息，因而适用于工业过程在线监控及早期或临近破坏预报；,由于对被检件的接近要求不高，而适于其它方法难于或不能接近环境下的检测，如高低温、核辐射、易燃、易爆及极毒等环境；,对于在用设备的定期检验，声发射检验方法可以缩短检验的停产时间或者不需要停产；,对于设备的加载试验，声发射检验方法可以预防由未知不连续缺陷引起系统的灾难性失效和限定系统的最高工作载荷；,由于对构件的几何形状不敏感，而适于检测其它方法受到限制的形状复杂的构件。,6.4 声发射检测技术,起步于20世纪50年代初德国凯赛尔所作的研究工作。在金属材料的变形过程中观察到到声发射现象，并提出了著名的声发射不可逆效应。20世纪60年代，声发射作为无损检测技术，在美国原子能、宇般技术中兴起，在焊接延迟裂纹监视、压力容器与固体发动机壳体等检测方面出现了应用实例。,20世纪70年代，在日、欧、我国等相继得到发展。检测设备的开发、基础研究、检测经验均有限，故其进展缓慢，仅获得有限的成功。,20世纪80年代，随微机技术、基础研究的进展，声发射技术获得迅速发展，其研究与应用从实验室研究扩展到结构评价、工业过程监视等各领域，首先在金属与玻璃钢压力容器、储罐、管道等结构件中，进入工业应用和标准化阶段，成为一种新兴动态无损检测方法。,6.4 声发射检测技术,声发射分:,1）连续发射;,2）突发发射。,(1) 声发射的来源与产生,位错运动和塑性变形,裂纹的形成和扩展,6.4 声发射检测技术,(2) 声发射信号的特征参数,声发射事件,声发射信号的波形，经过包络检波后，波形超过预置的阈值电压形成一个矩形脉冲。如果一个突发型信号形成一个矩形脉冲叫做一个事件，这些事件脉冲数就是事件计数。单位时间的事件计数称为事件计数牢，其计数的累积则称为事件总数。,6.4 声发射检测技术,对声发射信号的振铃波形，设置某一阈值电压，振铃波形超过这个阈值电压的部分形成矩形窄脉冲，计算这些振铃脉冲数就是振铃计数。这是对振幅加枚的一种计数方法，如果改变阈值电压，则振铃计数也发生变化。单位时间的振铃计数率称为声发射率，累加起来称为振铃总数。取一个事件的振铃计数称为事件振铃计数或振铃/事件。,6.4 声发射检测技术,振幅及振幅分布,振幅分布又称幅度分布，振幅是指声发射波形的峰值振幅。振幅及振幅分布被认为是可以更多地反映声发射源信息的一种处理方法。它既可以是事件计数对振幅的分布，也可以是振铃计数对振幅的分相。振幅分布有两种表示方法，即微分型和积分型。试验表明，不同的声发射源具有不同的振幅分布谱。,能量,声发射能量反映了声发射源以弹性波形式释放的能量。能量分析是针对仪器输出的信号进行的。瞬态信号的能量定义为,6.4 声发射检测技术,2 声发射检测定位方法,(1) 直线定位法,6.4 声发射检测技术,(2)平面三角形定位法,6.4 声发射检测技术,(2)归一化正方阵定位法,6.4 声发射检测技术,3 多通道检测系统结构,6.4 声发射检测技术,3 多通道检测系统结构,6.4 声发射检测技术,4声发射检测的应用,(1)声发射在材料研究中的应用,材料、工件或结构在交变载荷作用下经常发生疲劳断裂，是最常见的故障之一。声发射是监测其发生和发展过程的重要手段。声发射技术的应用是以材料的声发射特性为基础，不同材料的声发射特性差异很大。即便是相同材料，影响声发射特性的因素也很复杂。如热处理状态、组织结构、试件的形状以及加载方式等。,采用声发射监测与三点弯曲试验相结合可以评价表面渗透层(渗氟、渗碳等)的脆性。,金属材料,非金属材料,6.4 声发射检测技术,(2) 声发射在焊接中应用,声发射在焊接中的应用主要包括两个方面：一是焊接过程中对焊缝质量进行实时监控，以及焊后进行无损检测。二是进行压力容器的在役检测。,出厂水压试验时的声发射监测,容器定期检修时水压试验声发射监测,运行中压力容器的声发射监测,容器爆破试验时的声发射监测,6.4 声发射检测技术,6.4 声发射检测技术,(3)声发射在飞机结构件监测中的应用,