機械故障診斷聲發(fā)射法

機械故障診斷聲發(fā)射法第1頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一

聲發(fā)射技術(AcousticEmissionTechnique)作為一門檢測技術起步于20世紀50年代的德國，開始應用于材料研究。在60年代開始應用于無損檢測領域。聲發(fā)射檢測技術是無損檢測中的一種新方法，它可以提供連續(xù)的狀態(tài)信息，適用于設備在線監(jiān)控及早期破壞預警。通過聲發(fā)射傳感器采集聲信號，并利用計算機信號處理系統(tǒng)對采集的聲信號進行分析、轉換、處理，以此為原理構成檢測系統(tǒng)。我國則于70年代開始應用聲發(fā)射技術。聲發(fā)射檢測技術己廣泛應用于石油化工工業(yè)、電力工業(yè)、材料以及力學方面的研究、汽車工業(yè)、民用工程、航空航天、金屬加工、焊接質量檢測與監(jiān)控等領域。第2頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一主要內容

7.2聲發(fā)射檢測7.2.1聲發(fā)射檢測的基本原理7.2.2聲發(fā)射檢測的技術基礎7.2.3聲發(fā)射檢測儀器7.2.4聲發(fā)射檢測應用第3頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一7.2.1聲發(fā)射的基本原理聲發(fā)射的定義：所謂聲發(fā)射，是指材料或結構因受外力或內力作用而產(chǎn)生變形或斷裂時，以彈性波的形式釋放出應變能的現(xiàn)象。因此，聲發(fā)射也稱為應力波發(fā)射。與無損檢測有關的聲發(fā)射源則主要有塑性變形和裂紋的形成與擴展。

第4頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一7.2.1聲發(fā)射的基本原理

塑性變形主要是通過滑移和孿生兩種方式進行的。在實際材料中，確實已檢測到與位錯運動有關的聲發(fā)射，為此提出幾種產(chǎn)生聲發(fā)射的位錯模型。一種模型認為，位錯產(chǎn)生聲發(fā)射與塞積位錯在反向應力作用下使位錯源開動和關閉有關。另一種模型則認為，聲發(fā)射率與晶體內可動位錯的密度變化有關，聲發(fā)射計數(shù)率與可動位錯密度的關系為:第5頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一7.2.1聲發(fā)射的基本原理第6頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一

許多金屬材料在拉伸變形時，都可看到在屈服點附近出現(xiàn)聲發(fā)射計數(shù)率的高峰。在進入加工硬化階段后，聲發(fā)射計數(shù)率急劇下降，其典型結果如圖7-21所示。7.2.1聲發(fā)射的基本原理圖7-217075-T6鋁合金拉伸試樣的聲發(fā)射與理論計算值第7頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一7.2.1聲發(fā)射的基本原理對于無損檢測來說，裂紋的形成和擴展則是一種更為重要的聲發(fā)射源。材料的斷裂過程大致可分為裂紋成核、裂紋擴展和最終斷裂三個階段。理論計算表明，如果在裂紋形成過程中，多余的能量全部以彈性應力波的形式釋放出來，則裂紋形成所產(chǎn)生的聲發(fā)射比單個位錯移動產(chǎn)生的聲發(fā)射至少要大兩個數(shù)量級。在微觀裂紋擴展成為宏觀裂紋之前，需要經(jīng)過裂紋的緩慢擴展階段。裂紋擴展所需的能量為裂紋形成所需能量的100~1000倍。第8頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一裂紋擴展是間斷進行的，大多數(shù)金屬都具有一定的塑性，裂紋每向前擴展一步，都將積蓄的能量釋放出來，使裂紋尖端區(qū)域卸載。這樣，裂紋擴展產(chǎn)生的聲發(fā)射很可能比裂紋形成產(chǎn)生的聲發(fā)射還大得多。當裂紋擴展到接近臨界裂紋長度時，便開始失穩(wěn)擴展，成為快速斷裂，此時的聲發(fā)射強度則更大。圖7-22為斷裂過程的能量—幅度圖。圖7-22SPCC單向拉伸能量—幅度相關圖第9頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一7.2.1聲發(fā)射的基本原理聲發(fā)射波的傳播首先，從傳播形式上來看，聲發(fā)射波在固體介質中也會以縱波、橫波、瑞利波（表面波）和板波等各種形式向前傳播；其次，聲發(fā)射波在傳播過程中，由于界面（缺陷、晶粒）的反射還會發(fā)生各種波形轉換；此外，聲發(fā)射波在傳播過程中，除由于波前擴展而產(chǎn)生的擴散損失外，還會由于內摩擦及組織界面的散射使其在規(guī)定方向傳播的聲能衰減。第10頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一7.2.1聲發(fā)射的基本原理聲發(fā)射信號的產(chǎn)生聲發(fā)射信號在波的傳播過程中，波形會發(fā)生變化并引入噪聲。適用于聲發(fā)射檢測的機械設備大體分兩類:

（1）管道及壓力容器。（2）旋轉和往復運動機械。第11頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一7.2.1聲發(fā)射的基本原理聲發(fā)射檢測技術的定義大多數(shù)金屬材料的塑性變形和斷裂的原始聲發(fā)射信號一般都很薄弱，人耳不能直接聽見，需借助靈敏的電子儀器才能檢測出來。這種借助電子儀器對聲發(fā)射信號進行接收、處理、分析顯示并以此對聲發(fā)射源進行定位、定性和定量分析的一系列技術，統(tǒng)稱為聲發(fā)射檢測技術。第12頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一7.2.1聲發(fā)射的基本原理聲發(fā)射檢測的特點

1.聲發(fā)射檢測是一種動態(tài)無損檢測方法。

2.聲發(fā)射檢測可以判斷缺陷的嚴重性。

3.聲發(fā)射檢測幾乎不受材料種類的限制。

4.凱塞（Kaiser）效應。

5.聲發(fā)射檢測到的是一些電信號。

6.聲發(fā)射檢測的環(huán)境噪聲干擾比較大。第13頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一7.2.1聲發(fā)射的基本原理聲發(fā)射信號的處理根據(jù)分析對象的不同，可以將聲發(fā)射信號處理方法分為兩大類，即參數(shù)分析法和波形分析法。參數(shù)分析處理法就是通過對測得的聲發(fā)射信號進行初步的處理和整理，變換成不同的聲發(fā)射參數(shù)來對聲發(fā)射源的特征、狀態(tài)進行分析與處理。第14頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一聲發(fā)射信號的參數(shù)分析法1.事件計數(shù)和振鈴計數(shù)對如圖7-23所示的突發(fā)型聲發(fā)射信號，其經(jīng)過包絡檢波后的波形超過檻值電壓的部分便形成一個矩形脈沖，此矩形脈沖即稱為一個聲發(fā)射事件。7.2.2聲發(fā)射檢測技術的基礎圖7-23事件計數(shù)第15頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一7.2.2聲發(fā)射檢測技術的基礎

振鈴計數(shù)就是逐一計算聲發(fā)射信號波形超過預置檻值電平的次數(shù)。振鈴技術法的原理如圖7-24所示。圖7-24振鈴計數(shù)第16頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一2.幅度及幅度分布幅度是指聲發(fā)射波形的峰值偏移，幅度分布是指事件計數(shù)或振鈴計數(shù)關于幅度的函數(shù)分布。幅度分布有微分型和積分型兩種表示方法。圖示7-25是指微分型的幅度分布，其一般表達式為：7.2.2聲發(fā)射檢測技術的基礎圖7-25微分型AE幅度分布第17頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一試驗表明，不同的聲發(fā)射源具有不同的幅度分布譜，有隨幅度增加計數(shù)單調減少的分布譜，但經(jīng)常遇到的是在比較寬的幅度范圍內，以雙對數(shù)表示為負斜率m的線性分布譜，即：

該種分布譜的圖形如圖7-26所示。7.2.2聲發(fā)射檢測技術的基礎圖7-26負斜率線性分布譜第18頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一3.能量聲發(fā)射能量反映聲發(fā)射源以彈性波的形式釋放的能量。這里所說的能量仍然是針對儀器的輸出信號而言的。瞬態(tài)信號的能量定義為：

式中，V(t)為隨時間變化的電壓,R為電壓測量電路的輸入阻抗。

7.2.2聲發(fā)射檢測技術的基礎第19頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一如采用數(shù)字方法進行計算，則其離散化形式為:

式中 Vi—采樣點電壓，

—采樣的間隔時間，

N—采樣點數(shù)。需要說明的是，上兩式只適用于瞬態(tài)信號，對連續(xù)波無意義。

7.2.2聲發(fā)射檢測技術的基礎第20頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一4.有效電壓值有效電壓值是表征聲發(fā)射信號的主要參數(shù)之一，它直接與聲發(fā)射能量有關，可以由前述的幅度分布來計算有效電壓值。若定義以峰值電壓為變量的微分型譜函數(shù)為N（VP),有效電壓為：

本法對于頻度大的突發(fā)型聲發(fā)射信號是可行的。7.2.2聲發(fā)射檢測技術的基礎第21頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一7.2.2聲發(fā)射檢測技術的基礎聲發(fā)射信號波形分析聲發(fā)射信號波形分析處理方法有頻譜分析法、模態(tài)聲發(fā)射分析法和時頻分析法。聲發(fā)射信號本質上是種機械波，因此，對聲發(fā)射信號的分析是以機械波在固體中的傳播理論為基礎。對于無限大或半無限大的理想介質，我們可按彈性波的傳播規(guī)律處理聲發(fā)射波，根據(jù)波動方程式:第22頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一7.2.2聲發(fā)射檢測技術的基礎第23頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一可以得出固體彈性介質中兩種不同類型波的波動方程。首先，由方程式中的式(1)對x求微分，式(2)對Y求微分，式(3)對z求微分，然后將式(1)，(2、，(3)相加，得到下式:7.2.2聲發(fā)射檢測技術的基礎

這里，是體積的相對變形，即在固體彈性介質中壓縮變形以波動形式傳播，稱為彈性介質中的壓縮波，其傳播速度:第24頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一

若在半無限大固體介質中的某點產(chǎn)生聲發(fā)射波，呈現(xiàn)的復雜模式為圖7-27。7.2.2聲發(fā)射檢測技術的基礎圖7-27半無限大固體中聲發(fā)射的傳播第25頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一在實際生產(chǎn)中，聲發(fā)射波在有限厚度介質中的傳播方式如圖7-28所示，聲波傳播過程中在2個界面上發(fā)生多次反射，每次反射都要發(fā)生模式變換，這樣傳播的波稱為循軌波，具有復雜的特性。7.2.2聲發(fā)射檢測技術的基礎圖7-28循軌波的傳播第26頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一7.2.2聲發(fā)射檢測技術的基礎

循軌波傳播的另一個特點是:頻率不同的波因傳播速度不同而引起頻散現(xiàn)象。如圖7-29所示。圖7-29循軌波傳播引起的波形分離現(xiàn)象（a）原始波形；（b）傳播后的分離波形第27頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一聲發(fā)射源定位聲發(fā)射檢測的最終目的是要確定聲發(fā)射源的位置，并評價其危險程度，以便采取相應的措施。聲發(fā)射源定位分為點定位法和區(qū)域定位法兩種。1.點定位法所謂點定位法，是在被檢物表面某一范圍內將幾個聲發(fā)射傳感器按一定的幾何關系布置在固定點上，組成傳感器陣列，以便測定出缺陷的所在位置。7.2.2聲發(fā)射檢測技術的基礎第28頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一7.2.2聲發(fā)射檢測技術的基礎目前，在聲發(fā)射檢測中，常用的聲源點定位法有:①直線定位法(簡稱線定位)。此法將傳感器布置在聲發(fā)射源的直線兩側，在一維空間中確定聲發(fā)射源的位置坐標。本法常用于焊縫缺陷的定位。②歸一化正方陣定位法.如圖7-30所示。圖7-30歸一化正方陣定位法第29頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一③平面正方形定位法。如下圖7-31所示。圖7-31平面正方形定位法第30頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一7.2.2聲發(fā)射檢測技術的基礎

2.區(qū)域定位法區(qū)域定位法又稱“查表法”,是將傳感器所能覆蓋的區(qū)域分割成許多正三角形，每個正三角形又分割成六個扇形，每個扇形區(qū)域內按已知的時差數(shù)據(jù)的雙曲線分割成許多小區(qū)域，并將這些數(shù)據(jù)存儲在計算機中。對于某一未知的聲發(fā)射源，只要將測得的信號到達各傳感器的時差與計算機內存儲的數(shù)據(jù)相比較，就可以查出聲發(fā)射源在某三角形中某扇形的某個小區(qū)域內。第31頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一7.2.2聲發(fā)射檢測技術的基礎提高信嗓比的措施頻域濾波(又稱“頻率鑒別”)、設置檻值電壓(又稱“幅度鑒別”)等措施都能在某些情況下有效地抑制噪聲的作用，提高信噪比。而在聲發(fā)射檢測中經(jīng)常采用的是抑制噪聲的空間濾波等方法。所謂空間濾波，就是根據(jù)信號與噪聲發(fā)生源空間位置的關系來抑制噪聲的方法，又稱空間鑒別?？臻g濾波的具體措施有前沿鑒別、主副鑒別和符合鑒別等。分別如圖7-32,7-33,7-34所示。第32頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一7.2.2聲發(fā)射檢測技術的基礎圖7-34符合鑒別圖7-33主副鑒別圖7-32前沿鑒別第33頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一聲發(fā)射檢測系統(tǒng)該檢測系統(tǒng)由聲發(fā)射傳感器、前置放大濾波器、信號處理系統(tǒng)三部分構成，如圖7-35所示。7.2.3聲發(fā)射檢測儀器圖7-35檢測系統(tǒng)的示意圖第34頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一該系統(tǒng)的工作原理如圖7-36。7.2.3聲發(fā)射檢測儀器圖7-36聲發(fā)射檢測基本原理示意圖第35頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一7.2.3聲發(fā)射檢測儀器圖7-37為典型的裂紋聲發(fā)射頻譜圖。圖7-37裂紋聲發(fā)射頻譜圖第36頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一7.2.3聲發(fā)射檢測儀器聲發(fā)射檢測儀器目前的聲發(fā)射檢測儀器大體分為兩種基本類型，即單通道聲發(fā)射檢測儀和多通道聲發(fā)射源定位和分析系統(tǒng)，且大多為組合式結構。單通道聲發(fā)射檢測儀主要由傳感器、前置放大器、衰減器、主放大器、門檻電路、聲發(fā)射率計數(shù)器、總數(shù)計數(shù)器以及數(shù)模轉換器等基本部分組成。多通道聲發(fā)射檢測儀器，除具有單通道聲發(fā)射檢測儀器的模擬量檢測和處理系統(tǒng)外，通常還包括數(shù)字量測定系統(tǒng)（時差測量裝置等）以及計算機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和外圍顯示系統(tǒng)。第37頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一1.聲發(fā)射傳感器聲發(fā)射傳感器一般由殼體、保護膜、壓電元件、阻尼塊、連接導線和高頻插座等幾部分組成，其典型的簡化結構如圖7-38所示。7.2.3聲發(fā)射檢測儀器圖7-38單端諧振式聲發(fā)射傳感器1—壓電元件；2—殼體；3—上蓋；4—導線；5—高頻插座；6—吸收劑；7—底座；8—保護膜第38頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一7.2.3聲發(fā)射檢測儀器2.前置放大器

傳感器的輸出信號電壓有時為微伏數(shù)量級，且其輸出阻抗較高。若將這樣微弱的信號直接經(jīng)過長距離接至檢測儀主機，則必定會降低信噪比，因此，靠近傳感器設置前置放大器對傳感器的輸出信號進行阻抗變換和放大(放大40~60dB)后，再經(jīng)高頻同軸電纜長距離傳輸給信號處理單元，這樣可大大抑制嗓聲的干擾，提高檢測的信噪比。第39頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一7.2.3聲發(fā)射檢測儀器3.濾波器在聲發(fā)射檢測工作中，為了抑制噪聲的影響而在整個電路系統(tǒng)的適當位置插入濾波器，用以選擇合適的“頻率窗口”。濾波器的工作頻率要根據(jù)環(huán)境噪聲及材料本身的聲發(fā)射信號的頻率特性來確定，通常在60~500kHz范圍內選擇，并應注意與傳感器的諧振頻率相匹配。濾波器可為有源也可為無源，且一般都要求阻帶衰減大于-24分貝/倍頻程。第40頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一7.2.3聲發(fā)射檢測儀器

4.主放大器主放大器要求具有40~60dB的增益和50kHz-2MHz的工作頻帶寬度，且在整個工作頻帶內增益的變化量不超過3dB此外，還要求其具有一定的負載能力和較大的動態(tài)范圍。第41頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一5.檻值整形器為剔除背景噪聲而設置適當?shù)臋懼惦妷海陀谒O置的檻值電壓的信號被剔除，高于檻值電壓的信號形成振鈴脈沖或事件脈沖。檻值電壓有固定檻值和浮動檻值電壓兩種。對于固定檻值電壓，有的儀器只設置一檔(一般為1V)，有的儀器設置多檔，在0.I---3V范圍內可調。浮動的檻值電壓隨背景噪聲的變化而浮動，如圖7-39所示。7.2.3聲發(fā)射檢測儀器圖7-39浮動檻值隨噪聲電平的變化第42頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一7.2.4聲發(fā)射檢測的應用（一）在材料研究中的應用1.影響材料聲發(fā)射特性的因素影響聲發(fā)射的因素很多，如熱處理狀態(tài)、組織結構、試樣形狀、加載方式、受載歷史、溫度、環(huán)境、氣氛等。對同一式樣做試驗，在同樣的內部條件和外部條件下，由于試樣中的聲發(fā)射源不同，也表現(xiàn)出不同的聲發(fā)射特性。影響材料聲發(fā)射信號強度的因素大致如表7-21所示。第43頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一7.2.4聲發(fā)射檢測的應用因素類別產(chǎn)生高幅度信號的因素產(chǎn)生低幅度信號的因素材料特性高強度材料、各向異性材料、不均勻材料、鑄件、粗晶粒、馬氏體相變、輻照過的材料低強度材料、各向同性材料、均勻材料、鍛件、細晶粒、擴散型相變、未輻照過的材料試驗條件高應變速率、厚斷面、高溫低應變速率、薄斷面、低溫變形和斷裂方式孿生變形、解理型斷裂、有缺陷材料、裂紋擴展、復合材料的纖維斷裂非孿生變形、剪切性斷裂、無缺陷材料、塑性變形、復合材料的樹脂斷裂表7-21影響材料聲發(fā)射信號強度的因素第44頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一7.2.4聲發(fā)射檢測的應用2.塑性變形的聲發(fā)射塑性變形的聲發(fā)射通常有兩種類型，即連續(xù)型和突發(fā)型。其中，連續(xù)型聲發(fā)射是幅度低而連續(xù)出現(xiàn)、類似背景噪聲的聲發(fā)射，這種類型的聲發(fā)射在塑性變形量較小時出現(xiàn)。突發(fā)型聲發(fā)射是突然地發(fā)生且信號幅度一般比連續(xù)型聲發(fā)射高。塑性變形的聲發(fā)射圖形可以分為表7-22所示的五種類型。第45頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一7.2.4聲發(fā)射檢測的應用表7-22金屬塑性變形的聲發(fā)射圖形第46頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一3.斷裂分析斷裂力學的觀點認為，結構的危險性是由裂紋尖端的應力強度因子K所控制的，而K是唯一把裂紋尺寸、受力方式和結構形狀聯(lián)系起來的參數(shù)。試驗研究表明，發(fā)射與裂紋尖端的應力強度因子K之間存在如下的密切關系:7.2.4聲發(fā)射檢測的應用第47頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一

4.疲勞斷裂的監(jiān)視構件在交變載荷作用下的破壞是最常見的故障形式。由于交變載荷的作用，裂紋不斷擴展。疲勞裂紋的擴展通常有三個階段:①起始擴展階段，②減速擴展階段，加速擴展階段。擴展速率(每一個載荷循環(huán)中裂紋的擴展量)與作用的應力強度因子K之間有如圖7-40所示的關系。圖中，?K為應力強應度因子范圍，?K=Kmax-Kmin。?Kth稱為疲勞裂紋擴展的門檻值。7.2.4聲發(fā)射檢測的應用圖7-40疲勞裂紋擴展速率應力強度因子范圍的關系第48頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一(二）焊接質量的監(jiān)視用聲發(fā)射監(jiān)視焊接接頭的質量是聲發(fā)射技術的重要應用之一。裂紋是焊接接頭的主要缺陷形式之一，表7-23所示是焊接裂紋的分類和聲發(fā)射技術的應用進展情況。7.2.4聲發(fā)射檢測的應用表7-23焊接裂紋的分類及聲發(fā)射檢測的進展第49頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一7.2.4聲發(fā)射檢測的應用1.焊接質量聲發(fā)射監(jiān)控的特點①焊縫和缺陷本身就是強的聲發(fā)射源。②焊接過程中存在著強烈的噪聲源。③焊接檢測的對象通常處于高溫狀態(tài)。④可把焊縫看成一條線。第50頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一2.焊接過程的監(jiān)視（1）氬弧焊從圖7-41中可看出有缺陷焊縫與無缺陷焊縫的聲發(fā)射特性之間的區(qū)別7.2.4聲發(fā)射檢測的應用圖7-41氬弧焊的聲發(fā)射（a）正常焊縫；（b)在第3道加鋁；（c)在第3焊道加鈦，左面的縱坐標只適合于第1、2焊道第51頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一聲發(fā)射參數(shù)與裂紋大小之間有如圖7-42所示的良好對應關系。7.2.4聲發(fā)射檢測的應用圖7-42聲發(fā)射事件總數(shù)與裂紋長度的關系第52頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一7.2.4聲發(fā)射檢測的應用(2)電子束焊接電子束焊接是在真空箱中進行的，一且焊成零件，而要在有缺陷的地方進行補焊則比較困難，所以，應用聲發(fā)射技術實時監(jiān)視電子束焊接接頭中的缺陷具有十分重要的意義。對電子束焊接的聲發(fā)射監(jiān)視，結果表明：有缺陷和無缺陷試樣的聲發(fā)射參數(shù)差別很大，聲發(fā)射曲線也存在明顯的差異。在焊接開始后15min左右，聲發(fā)射就可判斷出焊縫中是否存在裂紋，以便在不打開真空室的條件下采取補救措施。第53頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一（3）電阻焊7.2.4聲發(fā)射檢測的應用聲發(fā)射源干擾源塑性變形、焊接熔池的運動、金屬飛濺、液態(tài)溶核的凝固、熱裂紋、相變、冷裂紋電磁干擾、焊機機械嗓聲、電氣干擾、氧化、渣子、焊接零件之間或零件與把手之間的摩擦、泵和冷卻水表7-24電焊時的聲發(fā)射源和干擾源第54頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一7.2.4聲發(fā)射檢測的應用各自特性聲源特性電磁干擾發(fā)生在通斷電時，信號頻率高、幅度大，對特定的焊機幾乎不變機械干擾和摩擦嗓聲在電極運動和加壓時產(chǎn)生，低頻成分較多，信號幅度大焊接熔池中液態(tài)金屬的運動發(fā)生在通電熔化時，是要檢測的聲發(fā)射信號，信號幅度小焊點和周圍金屬的塑性變形熔核冷卻凝固時發(fā)生，信號幅度小，是要檢測的聲發(fā)射信號飛濺發(fā)生在焊點熔化和加壓時，信號幅度大熔核中的裂紋熔核冷卻時發(fā)生，信號幅度中等熔核中的相變熔核冷卻時發(fā)生，信號幅度大泵和水流噪聲信號頻率低、幅度小表7-25電焊時聲發(fā)射源和噪聲源的特性第55頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一7.2.4聲發(fā)射檢測的應用3.焊后裂紋的監(jiān)視與焊接過程相比，焊后裂紋的聲發(fā)射監(jiān)視具有更大的優(yōu)越性，其困難所在是如何區(qū)分焊縫本身的裂紋和焊渣的裂紋。焊后裂紋主要包括熱處理裂紋和延遲裂紋兩種，焊后裂紋的產(chǎn)生和擴展過程可以分為三個階段.①裂紋開始，即亞臨界事件;②裂紋穩(wěn)定擴展;③裂紋失穩(wěn)擴展。其中，前兩個階段的聲發(fā)射特性具有電平低而發(fā)射幅度大的特點，而第三個階段則是高電平的聲發(fā)射。第56頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一7.2.4聲發(fā)射檢測的應用(三)監(jiān)視壓力容器的結構完整性壓力容器的缺陷主要是在焊接過程中產(chǎn)生的。當容器承受過大的壓力之后，明顯擴展的裂紋缺陷具有集中頻發(fā)的聲發(fā)射信號;而在過大應力下完全沒有擴展變化的夾渣、氣孔、未熔合、缺口等缺陷，則不發(fā)生聲發(fā)射，或雖發(fā)生但只呈現(xiàn)出很低的散發(fā)性聲發(fā)射信號。這說明了采用聲發(fā)射的方法，可以較可靠地檢測裂紋的擴展。第57頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一7.2.4聲發(fā)射檢測的應用缺陷有害程度的評價及其分類缺陷的有害度評價是聲發(fā)射檢測技術的一項極其重要的研究內容。對許多球形壓力容器水壓試驗的聲發(fā)射監(jiān)視表明，在容器水壓試驗時，聲發(fā)射的產(chǎn)生與壓力容器中缺陷所處的狀態(tài)之間存在如下的對應關系：①有害缺陷多出現(xiàn)突發(fā)型聲發(fā)射，且位置集中；②缺陷的不穩(wěn)定性或有害性一般取決于：(a)突發(fā)型聲發(fā)射信號的數(shù)量及其集中程度；(b)聲源釋放的聲發(fā)射總能量；（c）與突發(fā)型聲發(fā)射產(chǎn)生的時間有關，即在高壓下產(chǎn)生聲發(fā)射的缺陷比低壓下頻發(fā)聲發(fā)射的缺陷更為有害。第58頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一具體分類法如下.

首先，根據(jù)傳感器陣列中源定位得到的每一組聲發(fā)射事件數(shù)目ni和這一組聲發(fā)射源位置的分散半徑ri，按下式確定聲發(fā)射源定位的集中度指數(shù):式中Ci——每一組聲源中靠近中心位置單位面積的聲發(fā)射事件數(shù)，數(shù)/m2

。然后，換算出信號源的最大幅度V0，將最大幅度平方作為這個聲發(fā)射事件的能量，把這一組聲源中所有事件相加之和稱為能量釋放指數(shù)，即：7.2.4聲發(fā)射檢測的應用第59頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一

根據(jù)Ci和Ei將缺陷不穩(wěn)定性行為的強度等級分為1、2、3、4四個等級，如圖7-43所示。再根據(jù)缺陷再加壓過程中產(chǎn)生的聲發(fā)射行為特征而將其分為安全、較安全、不安全和極不安全四類，以