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聲發(fā)射系統的技術(shù)應用

更新時(shí)間:2024-06-17      點(diǎn)擊次數:280

聲發(fā)射系統主機.jpg

    聲發(fā)射:

   當材料或結構內部發(fā)生變化或承載時(shí),多數材料或結構會(huì )以應力波(聲發(fā)射)的形式釋放能量。這通常與裂紋的產(chǎn)生、塑性變形等現象有關(guān)。聲發(fā)射的傳播過(guò)程是從聲發(fā)射源開(kāi)始,通過(guò)整個(gè)結構進(jìn)行傳播的。利用電子手段來(lái)檢測聲發(fā)射活動(dòng)的技術(shù)已被廣泛采用。聲發(fā)射檢測技術(shù)不但具有整體性、快速及時(shí)性、經(jīng)濟性等特性,還對缺陷的類(lèi)型作出危害等級評估。
     
   
   所有結構包括橋梁、建筑、壓力容器、管線(xiàn)、飛機、艦船、石化設備等都在不斷地承受載荷和應力循環(huán)過(guò)程。    

   在橋梁和建筑物上,交通工具的載荷及環(huán)境(如溫度和風(fēng)力)都對其施加極大的應力。在管線(xiàn)和壓力容器上,在對其進(jìn)行加工、變形處理、連接(如焊接)時(shí),材料內部也會(huì )承受巨大的應力。這些應力的最終作用結果是引發(fā)缺陷的擴展(如裂紋的擴展)或結構疲勞失效。聲發(fā)射有別于其他無(wú)損檢測方法的是他可以實(shí)時(shí)檢測到缺陷的萌生、擴展及斷裂的過(guò)程。能及時(shí)檢測到缺陷及其位置,這在無(wú)損檢測中是至關(guān)重要的。也正因為如此,可以在結構未產(chǎn)生破壞前就對其進(jìn)行修理或更換,這不僅可以保證結構設備本身在正確使用,還可以避免由于失效對環(huán)境造成的不良影響對其制定維修方案。

聲發(fā)射過(guò)程的定義及描述

E1316中,這樣定義聲發(fā)射,當材料內部迅速釋放能量而產(chǎn)生彈性變形時(shí),對該變形進(jìn)行定位、評估定級的無(wú)損檢測技術(shù)。這個(gè)定義比較抽象、復雜,通過(guò)圖1會(huì )較容易的理解這個(gè)概念。在圖1中描述了材料在應力作用下的裂紋產(chǎn)生、發(fā)展的整個(gè)過(guò)程。從聲發(fā)射源發(fā)出聲發(fā)射波的傳播是非定向的。用于接受聲波的傳感器要固定在材料基體上,他接受高頻機械振動(dòng)波并將其轉變成電信號,前置放大器及其他設備可以放大處理電信號。在產(chǎn)生聲發(fā)射的過(guò)程中,載荷起著(zhù)極其重要的作用,


  在許多關(guān)于聲發(fā)射的應用中,載荷通常由被檢設備自身來(lái)施加,否則,需要用外力來(lái)施加載荷。無(wú)論用何種方式,所施加的載荷對被檢測設備是沒(méi)有損壞的,即載荷的大小在材料所允許的范圍之內。    

  典型的聲發(fā)射波的頻率范圍是1KHz-2MHz或更高。低頻的的聲發(fā)射信號易受到背景噪音的干擾如摩擦、碰撞或工藝信號等,這些低頻的聲波通常會(huì )產(chǎn)生偽聲發(fā)射現象。高頻的信號主要是聲波的衰減,他會(huì )限制所檢測的聲發(fā)射信號。在使用聲發(fā)射檢測時(shí)要選用適合頻率的傳感器和處理器。所選的頻率范圍在環(huán)境噪音之上,根據對聲發(fā)射信號的靈敏度在一定范圍內選擇。通過(guò)選擇合適的傳感器和濾波器可以完成聲發(fā)射檢測的工作。
   
   
  聲發(fā)射過(guò)程是短暫的。聲發(fā)射系統通過(guò)分析每個(gè)HIT波形的各個(gè)參數特征,實(shí)時(shí)處理分析脈沖(HIT)。圖2所示為聲發(fā)射系統處理的一個(gè)聲發(fā)射HIT波形和一些聲發(fā)射特性參數。這些聲發(fā)射特征參數為撞擊時(shí)間、上升時(shí)間、AE幅度、AE振鈴次數、持續時(shí)間、頻率范圍,可以分析波形的關(guān)鍵特性來(lái)確認聲發(fā)射源的性質(zhì)即是噪音引起的還是有真正的破壞源。


   
聲發(fā)射技術(shù)應用:

  隨著(zhù)聲發(fā)射技術(shù)應用的不斷廣泛和深入,聲發(fā)射技術(shù)除應用在典型的如壓力容器檢測、高壓氣瓶檢測、材料力學(xué)特性研究等方面外,PAC公司及其世界各地子公司近年來(lái)推出許多針對不同應用需求的專(zhuān)用聲發(fā)射系統,這些系統有的是根據針對不同應用要求開(kāi)發(fā)的交鑰匙系統;有的是來(lái)自于政府部門(mén)、大公司等對于特殊問(wèn)題聲發(fā)射應用研究的課題項目,在這些課題項目的研究方法及成功的信號處理手段基礎上形成商品化的專(zhuān)用聲發(fā)射設備。


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