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机械故障诊断—声发射法 声发射技术(Acoustic Emission Technique)作为一门检测技术起步于20世纪50年代的德国，开始应用于材料研究。在60年代开始应用于无损检测领域。声发射检测技术是无损检测中的一种新方法，它可以提供连续的状态信息，适用于设备在线监控及早期破坏预警。通过声发射传感器采集声信号，并利用计算机信号处理系统对采集的声信号进行分析、转换、处理，以此为原理构成检测系统。我国则于70年代开始应用声发射技术。声发射检测技术己广泛应用于石油化工工业、电力工业、材料以及力学方面的研究、汽车工业、民用工程、航空航天、金属加工、焊接质量检测与监控等领域。 主要内容 7.2声发射检测 7.2.1声发射检测的基本原理 7.2.2声发射检测的技术基础 7.2.3声发射检测仪器 7.2.4声发射检测应用 7.2.1 声发射的基本原理 声发射的定义： 所谓声发射，是指材料或结构因受外力或内力作用而产生变形或断裂时，以弹性波的形式释放出应变能的现象。因此，声发射也称为应力波发射。 与无损检测有关的声发射源则主要有塑性变形和裂纹的形成与扩展。 7.2.1 声发射的基本原理 塑性变形主要是通过滑移和孪生两种方式进行的。 在实际材料中，确实已检测到与位错运动有关的声发射，为此提出几种产生声发射的位错模型。 一种模型认为，位错产生声发射与塞积位错在反向应力作用下使位错源开动和关闭有关。 另一种模型则认为，声发射率与晶体内可动位错的密度变化有关，声发射计数率与可动位错密度的关系为: 7.2.1 声发射的基本原理 7.2.1 声发射的基本原理 许多金属材料在拉伸变形时，都可看到在屈服点附近出现声发射计数率的高峰。在进入加工硬化阶段后，声发射计数率急剧下降，其典型结果如图7-21所示。 7.2.1 声发射的基本原理 对于无损检测来说，裂纹的形成和扩展则是一种更为重要的声发射源。 材料的断裂过程大致可分为裂纹成核、裂纹扩展和最终断裂三个阶段。 理论计算表明，如果在裂纹形成过程中，多余的能量全部以弹性应力波的形式释放出来，则裂纹形成所产生的声发射比单个位错移动产生的声发射至少要大两个数量级。 在微观裂纹扩展成为宏观裂纹之前，需要经过裂纹的缓慢扩展阶段。裂纹扩展所需的能量为裂纹形成所需能量的100~1000倍。 裂纹扩展是间断进行的，大多数金属都具有一定的塑性，裂纹每向前扩展一步，都将积蓄的能量释放出来，使裂纹尖端区域卸载。这样，裂纹扩展产生的声发射很可能比裂纹形成产生的声发射还大得多。当裂纹扩展到接近临界裂纹长度时，便开始失稳扩展，成为快速断裂，此时的声发射强度则更大。图7-22为断裂过程的能量—幅度图。 7.2.1 声发射的基本原理 声发射波的传播 首先，从传播形式上来看，声发射波在固体介质中也会以纵波、横波、瑞利波（表面波）和板波等各种形式向前传播； 其次，声发射波在传播过程中，由于界面（缺陷、晶粒）的反射还会发生各种波形转换； 此外，声发射波在传播过程中，除由于波前扩展而产生的扩散损失外，还会由于内摩擦及组织界面的散射使其在规定方向传播的声能衰减。 7.2.1 声发射的基本原理 声发射信号的产生 声发射信号在波的传播过程中，波形会发生变化并引入噪声。适用于声发射检测的机械设备大体分两类: （1）管道及压力容器。 （2）旋转和往复运动机械。 7.2.1 声发射的基本原理 声发射检测技术的定义 大多数金属材料的塑性变形和断裂的原始声发射信号一般都很薄弱，人耳不能直接听见，需借助灵敏的电子仪器才能检测出来。这种借助电子仪器对声发射信号进行接收、处理、分析显示并以此对声发射源进行定位、定性和定量分析的一系列技术，统称为声发射检测技术。 7.2.1 声发射的基本原理 声发射检测的特点 1.声发射检测是一种动态无损检测方法。 2.声发射检测可以判断缺陷的严重性。 3.声发射检测几乎不受材料种类的限制。 4.凯塞（Kaiser）效应。 5.声发射检测到的是一些电信号。 6.声发射检测的环境噪声干扰比较大。 7.2.1 声发射的基本原理 声发射信号的处理 根据分析对象的不同，可以将声发射信号处理方法分为两大类，即参数分析法和波形分析法。 参数分析处理法就是通过对测得的声发射信号进行初步的处理和