聲發(fā)射檢測技術(shù)及應(yīng)用

1、聲發(fā)射檢測技術(shù)及應(yīng)用聲發(fā)射檢測技術(shù)及應(yīng)用報告內(nèi)容報告內(nèi)容v無損檢測簡介無損檢測簡介v聲發(fā)射檢測的原理和特點聲發(fā)射檢測的原理和特點v聲發(fā)射檢測的定位方法聲發(fā)射檢測的定位方法v聲發(fā)射檢測的應(yīng)用聲發(fā)射檢測的應(yīng)用 第一部分第一部分 無損檢測無損檢測 一、一、 什么是無損檢測什么是無損檢測 無損檢測是在不破壞或損傷原材料和工件受檢對象的前提下，測定和評價物質(zhì)內(nèi)部或外表的物理和力學(xué)性能，并包括各類缺陷和其他技術(shù)參數(shù)的綜合性應(yīng)用技術(shù) 。 二、無損檢測的應(yīng)用形式二、無損檢測的應(yīng)用形式（一）在生產(chǎn)過程質(zhì)量控制中的無損撿測，即應(yīng)用于產(chǎn)品的質(zhì)量管理。 （二）用于成品的質(zhì)量控制，即用于出廠前的成品檢驗和用戶的驗收檢驗

2、。（三）在產(chǎn)品使用過程中的監(jiān)測，即維護檢驗。 三、無損檢測方法的種類三、無損檢測方法的種類 人們按照不同的原理，和不同的探測及信息處理方式，已經(jīng)應(yīng)用和正在研究的各種無損檢測方法，總共達70多種。目前在工業(yè)生產(chǎn)檢測中，應(yīng)用最廣泛的無損檢測方法主要是液體滲透法，磁粉檢測法，射線檢測法，超聲波檢測法和渦流檢測法。 第二部分第二部分 聲發(fā)射檢測原理聲發(fā)射檢測原理 聲發(fā)射技術(shù)在材料和結(jié)構(gòu)的無損檢測中占有很重要的地值，是在60年代發(fā)展起來的一種材料和構(gòu)件評價的新方法，現(xiàn)已成為一種不可缺少的檢測手段。v材料或結(jié)構(gòu)件受外力或內(nèi)力作用產(chǎn)生變形或斷裂，以彈性波形式釋放出應(yīng)變能的現(xiàn)象稱為聲發(fā)射聲發(fā)射。 v利用儀器檢

3、測、分析聲發(fā)射信號并利用聲發(fā)射信息推斷聲發(fā)射源的技術(shù)稱為聲發(fā)射技術(shù)聲發(fā)射技術(shù)。 聲發(fā)射檢測必須有外部條件的作用，使材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，即結(jié)構(gòu)、焊接接頭或材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、缺陷處于運動變化的過程中，才能實施檢測。 一、聲發(fā)射的來源與產(chǎn)生一、聲發(fā)射的來源與產(chǎn)生v位錯運動和塑性變形 實際金屬晶體存在著各種各樣的缺陷 ，當(dāng)晶體內(nèi)沿某一條線上的原子排列與完整晶格不同時就會形成缺陷。高速運動的位錯產(chǎn)生高頻率、低幅值的聲發(fā)射信號，而低速運動的位錯則產(chǎn)生低頻率、高幅值的聲發(fā)射信號。據(jù)估計，大約100個到1000個位錯同時運動可產(chǎn)生儀器能檢測到的連續(xù)信號；幾百個到幾千個位錯同時運動時可產(chǎn)生突發(fā)型信號。v裂紋的形

4、成和擴展 塑性材料裂紋的形成與擴展同材料的塑性變形有關(guān)，一旦裂紋形成，材料局部區(qū)域的應(yīng)力集中得到卸載，產(chǎn)生聲發(fā)射。材料的斷裂過程大體上可分為三個階段：裂紋形成；裂紋擴展；最終斷裂。這三個階段都可以產(chǎn)生強烈的聲發(fā)射。 脆性材料不產(chǎn)生明顯的塑性變形，因此一般認(rèn)為，位錯塞積是脆性材料形成微裂紋的基本機理。 脆性材料由于不產(chǎn)生明顯的塑性變形，其聲發(fā)射頻度低，每次的發(fā)射強度大；塑性材料與之形成對照，聲發(fā)射頻度高，每次發(fā)射強度小。 脆性材料和塑性材料的聲發(fā)射信號比較脆性材料和塑性材料的聲發(fā)射信號比較二、聲發(fā)射信號的特征參數(shù)二、聲發(fā)射信號的特征參數(shù)v聲發(fā)射事件 右圖是一個突發(fā)型信號的波形，經(jīng)過包絡(luò)檢波后，波

5、形超過頂置的閾值電壓形成一個矩形脈沖。一個突發(fā)型信號形成一個矩形脈沖叫做一個事件事件，這些事件脈沖數(shù)就是事事件計數(shù)件計數(shù)。單位時間的事件計數(shù)稱為事件計數(shù)率事件計數(shù)率，其計數(shù)的累積則稱為事件總數(shù)事件總數(shù)。 右圖是一個聲發(fā)射信號的振鈴波形，設(shè)置某一閾值電壓，振鈴波形超過這個閾值電壓的部分形成矩形窄脈沖，計算這些振鈴脈沖數(shù)就是振鈴計數(shù)振鈴計數(shù)單位時間的振鈴計數(shù)率則稱為聲發(fā)射率聲發(fā)射率，累加起來稱為振鈴總數(shù)振鈴總數(shù)。取一個事件的振鈴計數(shù)稱為事件振鈴計事件振鈴計數(shù)數(shù)或振鈴振鈴/事件事件。 儀器輸出的聲發(fā)射信號是一個隨機信號，如下圖所示tpVVInfn00 一個事件的振鈴計數(shù)為：式中， 工作頻率， 衰減系

6、數(shù) ， 峰值電壓， 閾值電壓0fpVtVv振幅及振幅分布 振幅分布又稱幅度分布，振幅是指聲發(fā)射波形的峰值振幅。振幅及振幅分布被認(rèn)為是可以更多地反映聲發(fā)射源信息的一種處理方法。它既可以是事件計數(shù)對振幅的分布，也可以是振鈴計數(shù)對振幅的分布。 v能量 聲發(fā)射能量反映了聲發(fā)射源以彈性波形式釋放的能量。能量分析是針對儀器輸出的信號進行的。瞬態(tài)信號的能量定義為 式中， 隨時間變化的電壓， 電壓測量電路的輸入阻抗。 dttVRE021 V tR第三部分第三部分 聲發(fā)射檢測定位方法聲發(fā)射檢測定位方法 v直線定位法直線定位法 直線定位法是在一維空間中確定聲發(fā)射源位置坐標(biāo)，大多用于焊縫缺陷定位。在一維空間內(nèi)放置兩

7、個換能器，它們所確定的聲源位置必須在兩個換能器連線或圓弧線上。取坐標(biāo)原點為兩個換能器之間連線的中點，見下圖。聲源的位置坐標(biāo)可由下式 求出，2, 1112信號先到換能器，信號先到換能器tSigntSignvttSignx式中， 相對時差， 聲速。tvv平面三角形定位法平面三角形定位法 將4個換能器分別置于(0，0)， (1，B)，(1，B)與品(0,A)， 其中后三點構(gòu)成一個正三角形， (0，0)為三角形的內(nèi)心，并取其為直角坐標(biāo)系的原點，見右圖。在P(x，y)點有一聲源，在求出到達，和相對于的時差后，可以計算出聲源P(x，y)的位置。v歸一化正方陣定位法歸一化正方陣定位法 歸一化正方陣定位是一種

8、將聲源位置坐標(biāo)按換能器位置坐標(biāo)歸一化的定位方法。將四個換能器置于直角坐標(biāo)系中的位置(1，1)，(1，-1)，(-l，-1)，(-1，1)。由聲源P(x,y)的聲波到達換能器1的傳播時間到換能器2、3和4的時差來定位。 第四部分第四部分 聲發(fā)射檢測的應(yīng)用聲發(fā)射檢測的應(yīng)用 v聲發(fā)射在材料研究中的應(yīng)用聲發(fā)射在材料研究中的應(yīng)用 1金屬材料 采用聲發(fā)射監(jiān)測與三點彎曲試驗相結(jié)合 ，計算其開裂應(yīng)力和變形量，評價表面滲透層(滲氮、滲碳等)的脆性 。 2非金屬材料 陶瓷材料采用復(fù)合方法如連續(xù)纖維強化可使材料的性能顯著提高。對于SiC纖維強化玻璃復(fù)合材料可采用多通道聲發(fā)射波形逆問題解析法，根據(jù)聲波到達的時間差標(biāo)定

9、破壞源的位置，根據(jù)發(fā)射形式識別破壞模式，用逆卷積積分評價破壞源的大小。 v聲發(fā)射在焊接中應(yīng)用聲發(fā)射在焊接中應(yīng)用 1焊接質(zhì)量監(jiān)測 基本原理：在焊縫冷卻過程中， 焊縫及其熱影響區(qū)的收縮與相變所 造成應(yīng)力不均勻分布而產(chǎn)生裂紋。 可用于氬弧焊、電阻焊、自動 焊和電子束焊等。還可用于電阻點 焊的質(zhì)量監(jiān)控中 。右圖為Y形裂紋 試樣的聲發(fā)射總計數(shù)與焊后延遲時 間之間的關(guān)系 2壓力容器在役檢測 在容器受載過程中進行動態(tài)整體監(jiān)測，特別適合無法進行內(nèi)部檢驗和焊縫中存在大量超標(biāo)缺陷的壓力容器的檢驗和評定。在壓力容器的應(yīng)用主要有以下幾個方面： (1)出廠水壓試驗時的聲發(fā)射監(jiān)測。 (2)容器定期檢修時水壓試驗聲發(fā)射監(jiān)測 。 (3)運行中壓力容器的聲發(fā)射監(jiān)測 。 (4)容器爆破試驗時的聲發(fā)射監(jiān)測。v聲發(fā)射在飛機結(jié)構(gòu)件監(jiān)測中的應(yīng)用聲發(fā)射在飛機結(jié)構(gòu)件監(jiān)測中的應(yīng)用 據(jù)資料介紹，KC135運輸機主要翼下的翼片是用7178T6合