声发射信号处理

声发射（acousticemission，简称AE）是指材料或结构受外力或内力作用产生变形或断裂，以应力波形式释放出应变能的现象。①应变能足够强，则人耳可以听到。②许多金属材料的声及射信号强度很弱，人耳不能直接听见，需要藉助灵敏的电子仪器才能检测出来。AESystem应力波什么是声发射？结构材料源塑性变形相变亚临界裂纹扩展其他源压力泄漏摩擦及磨损裂纹面闭合与摩擦撞击磁畴壁运动燃烧沸腾凝固与熔化氧化膜、锈皮和熔渣开裂声发射源如何产生声发射？起重机主梁裂纹检测管道裂纹检测声发射源的典型例子储油罐油面传感器腐蚀点传感器传感器储油罐漏油检测变压器局部放电检测声发射源的典型例子声发射信号类型目前人为的将声发射信号分为突发型和连续型。如果大量的声发射事件同时发生，且在时间上不可分辨，这些信号就叫做连续型声发射信号。一般流体泄露，金属塑性变形等都是连续型信号。声发射信号分析•撞击计数•振铃计数•幅度•能量计数•上升时间•持续时间•有效值电平•平均信号电平声发射信号分析撞击：超过门槛并使某一个通道获取数据的任何信号称之为一个撞击。它反映了声发射活动的总量和频度，常用于声发射活动性评价。事件：同一个撞击被多个通道同时检测到并能进行定位.计数：超过门槛信号的振荡次数，用于声发射活动性评价。0200400600800100012001400160018002000050100150200250300as-recievedTBCsAEeventcout/NLoadingtime/s事件计数的大小反映了与材料内部损伤、断裂源的多少有关。事件计数率（单位时间事件计数）声发射信号分析参数含义特点和用途撞击和撞击计数超过阈值并使某一通道获取数据的任何信号称之为一个撞击。所测得的撞击个数，可分为总计数、计数率反映声发射活动的总量和频度，常用于声发射活动性评价事件计数产生声发射的一次材料局部变化称之为一个声发射事件。可分为总计数、计数率。反映声发射事件的总量和频度，用于源的活动性和定位集中度评价，与材料内部损伤、断裂源的多少有关幅度信号波形的最大振幅值，通常用dBae表示（传感器输出1μV为0dB）与事件大小有直接的关系，直接决定事件的可测性，常用于波源的类型鉴别、强度及衰减的测量声发射信号分析参数含义特点和用途能量计数信号检波包络线下的面积，可分为总计数和计数率反映事件的相对能量或强度。对门槛、工作频率和传播特性不甚敏感，可取代振铃计数，也用于波源的类型鉴别振铃计数当一个事件撞击传感器时，使传感器产生振铃。越过门槛信号的振荡次数，可分为总计数和计数率信号处理简便，适于两类信号，又能粗略反映信号强度和频度，因而广泛用于声发射活动性评价，但受门槛值大小的影响持续时间信号第一次越过门槛至最终降至门槛所经历的时间间隔，以s表示与振铃计数十分相似，但常用于特殊波源类型和噪声的鉴别声发射信号分析参数含义特点和用途上升时间信号第一次越过门槛至最大振幅所经历的时间间隔，以μs表示因受传播的影响而其物理意义变得不明确，有时用于机电噪声鉴别有效值电压采样时间内，信号的均方根值，以V表示与声发射的大小有关，测量简便，不受门槛的影响，适用于连续型信号，主要用于连续型声发射活动性评价平均信号电平采样时间内，信号电平的均值，以Db表示提供的信息和用途与RMS相似，对幅度动态范围要求高而时间分辩率要求不高的连续型信号，尤为有用。也用于背景噪声水平的测量声发射信号分析声发射源定位为了在固体材料表面某一范围测量出缺陷的位置，可以将几个压电传感器按一定的几何关系放置在固定点上，组成传感器阵在检测过程中可以根据各个声发射传感器检测到的声发射信号的特征参数来确定或计算声发射源的位置。声发射源的定位，需由多通道声发射仪器来实现，也是多通道声发射仪最重要的功能之一。声发射信号分析连续信号源定位，主要用于压力泄露源的定位，这里我们着重讨论突发信号定位。声发射信号分析声发射源定位区域定位：是一种处理速度快、简便而又粗略的定位方式，主要用于复合材料等由于声发射频度过高或传播衰减过大或检测通道数有限而难以采用时差定位的场合。区域定位主要包含两种方式：1.独立通道定位方式2.按信号到达顺序定位声发射信号分析声发射源定位时差定位当用两个或多个传感器进行声发射检测时,各传感器接收到来自声发射源的时间是不一样的，所以可以通过时差确定出声发射源的位置。常用时差定位方法：1.线定位2.平面定位3.三维立体定位声发射信号分析声发射源定位1.线定位t1t2当被检测物体的长度与半径之比非常大时，易采用线定位进行声发射检测，如管道、棒材、钢梁等。时差线定位至少需要两个声发射探头，到达1号探头的时间为t1，到达2号探头的时间为t2，因此，该信号到达两个探头之间的时差为：△t=t2－t1，如以D表示两个探头之间的距离，以V表示声波在试样中的传播速度，则声发射源距1号探头的距离d可由下式得出：12声发射信号分析---时差定位Dd二维定位至少需要三个传感器和两组时差，但为得到单一解一般需要四个传感器三组时差。传感器阵列可以任意选择，但为运算简便，常采用简单阵列形式，如方形、菱形等。就原理而言，波源的位置均为两组或三组双曲线的交点确定。2.平面定位321声发射信号分析---时差定位3.三维立体定位三维立体定至少需要4个传感器。建立一个三维的坐标系，以四只传感器中T2为基准，测量其它三只传感器与基准信号的时间差。假设声发射信号在该三维空间的传播速度已知为恒定值。根据空间的几何关系列方程得出声源到各个传感器的距离差，进而计算出声源的相对空间坐标。三维定位用于混凝土结构、岩石大型变压器局部放电检测。声发射信号分析---时差定位声发射与设备的结构、材料、受力有极大关系应力波的传播存在折射、反射，易使信号发生畸变应力波的传播存在衰减，易使信号特征减弱存在多个声发射源同时产生声发射，使信号复杂声发射信号分析存在的困难