聲發射技術

聲發射技術

材料或構件在受力過程中產生變形或裂紋時,以彈性波形式釋放出應變能的現象,稱為聲發射。利用接收聲發射信號,對材料或構件進行動態無損檢測的技術,稱為聲發射技術。

正文

最簡單的聲發射儀器是單通道聲發射儀。其工作原理和主要組成部分如圖所示。由壓電晶體製成的感測器耦合在待檢測試件上,它接收聲發射信號後,將微弱的機械振動轉變為電信號,經前置放大器放大,再用濾波器除去機械噪聲,然後由主放大器將信號進一步放大,以便進行信號處理。處理聲發射信號時,常用脈衝計數法。單位時間的脈衝數,稱為聲發射計數率;脈衝的總數,稱為聲發射總數。門檻和整形器對聲發射信號設定門檻電壓,輸出越過門檻的振鈴脈衝,並整形為方波脈衝,供計數率計和計數計測量,再將聲發射計數率和聲發射總數轉換為直流電壓的信號,由X-Y記錄儀記錄下來。對大型構件進行強度考核試驗時,常採用多通道聲發射源定位系統,配合電子計算機進行數據處理,可實時確定裂紋等缺陷的位置。 聲發射技術已成為實驗應力分析的一種有力工具,例如在斷裂試驗中,可用來檢測裂紋和研究腐蝕斷裂過程,以及監視構件的疲勞斷裂擴展等。聲發射技術還可以用於評價構件的完整性,判斷結構的危險程度。
參考書目
 J.C.Spanner, Acoustic Emission Techniques and Applications,intex Pub.Co., Illinois,1974.

配圖

聲發射儀器結構圖聲發射儀器結構圖

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優點

聲發射檢測方法在許多方面不同於其它常規無損檢測方法,其優點主要表現為:

(1)聲發射是一種動態檢驗方法,聲發射探測到的能量來自被測試物體本身,而不是象超聲或射線探傷方法一樣由無損檢測儀器提供;

(2)聲發射檢測方法對線性缺陷較為敏感,它能探測到在外加結構應力下這些缺陷的活動情況,穩定的缺陷不產生聲發射信號;

(3)在一次試驗過程中,聲發射檢驗能夠整體探測和評價整個結構中活性缺陷的狀態;

(4)可提供活性缺陷隨載荷、時間、溫度等外變數而變化的實時或連續信息,因而適用於工業過程線上監控及早期或臨近破壞預報;

(5)由於對被檢件的接近要求不高,而適於其它方法難於或不能接近環境下的檢測,如高低溫、核輻射、易燃、易爆及極毒等環境;

(6)對於在用設備的定期檢驗,聲發射檢驗方法可以縮短檢驗的停產時間或者不需要停產;

(7)對於設備的載入試驗,聲發射檢驗方法可以預防由未知不連續缺陷引起系統的災難性失效和限定系統的最高工作載荷;

(8)由於對構件的幾何形狀不敏感,而適於檢測其它方法受到限制的形狀複雜的構件。

聲發射源

(1)晶體材料包括金屬的塑性變形、斷裂、相變、磁效應;岩石、陶瓷等非金屬主要為微裂紋開裂和巨觀開裂。

(2)複合材料的聲發射源包括基體開裂、纖維和基體脫開、纖維拔出、纖維斷裂和纖維鬆弛等。

(3)在聲發射檢測過程還可能遇到其他聲源如流體介質的泄露、氧化物和氧化層的開裂、摩擦源、液化和固化、原件鬆動和間歇接觸等。

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