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聲發射檢測的原理和應用,以及它的優點和局限性

儀器網小編2021-01-12 16:05:26

聲發射檢測(AE)是通過接收和分析材料的聲發射信號來評定材料性能或結構完整性的動態無損檢測方法。聲發射指材料中因裂縫擴展、塑性變形或相變等引起應變能快速釋放能量產生瞬態彈性波的現象現象。

 

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聲發射檢測儀器分單通道和多通道兩種。單通道聲發射儀比較簡單,主要用于實驗室材料試驗;多通道聲發射儀是大型聲發射檢測儀器,有很多個檢測通道,可以確定聲發射源位置,根據來自各個聲源的聲發射信號強度,判斷聲源的活動性,實時評價大型構件的安全性,主要用于大型構件的現場試驗。

 

因為許多材料的聲發射信號強度很弱,人耳不能直接聽見,所以需要借助靈敏的聲發射檢測儀器才能監測出來。用儀器探測、記錄、分析聲發射信號和利用聲發射信號推斷聲發射源的技術被稱為聲發射技術。聲發射信號分為突發型和連續型。如果聲發射事件信號是斷續的,且在時間上可以分開,那么這種信號就稱為突發型聲發射信號。如果大量的聲發射信號同時發生,且在時間上不可分辨,這些信號就叫做連續型聲發射信號。***般流體泄露,金屬塑性變形等都是連續型信號。

 

聲發射檢測系統主要包括硬件及軟件兩個方面。硬件主要包括傳感器、放大器、電纜、PCI卡、計算機等。其工作原理是聲發射源彈性波到達材料的表面,引起表面位移,探測器將材料的機械振動轉化成電信號,然后再被放大、處理和記錄,人們根據觀察到的聲音發射信號進行分析。

 

目前聲發射檢測作為***種成熟的無損檢測方法,已被廣泛應用于石油化工工業、電力工業、材料試驗、民用工程、航天和航空工業、金屬加工、交通運輸業等領域。如監視疲勞裂紋擴展和焊接接頭質量,壓力容器的制造、維修和運轉中的檢測,監測核反應堆運轉狀態下泄漏和危險區域等等。

 

聲發射檢測主要為達到以下四個方面的目的:

1.確定聲發射源的部位。

2.分析聲發射源的性質。

3.確定聲發射發生的時間或載荷。

4.評定聲發射源的嚴重性。

 

聲發射檢測方法在許多方面不同于其它常規無損檢測方法,其優點主要表現為以下幾點:

1.聲發射是***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,而不像超聲或射線探傷方法***樣由無損檢測儀器提供;

2.聲發射檢測方法對活性缺陷較為敏感,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***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、溫度等外變量而變化的實時或連續信息,因而適用于工業過程在線監控及早期或臨近破壞預報;

5.由于對被檢件的接近要求不高,而適于其它方法難于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.對于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.對于設備的加載試驗,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***高工作載荷;

8.由于對構件的幾何形狀不敏感,而適于檢測其它方法受到限制的形狀復雜的構件。

 

當然,聲發射檢測也有***定的局限性:

1.聲發射特性對材料很敏感,又易受外部機電噪聲干擾,因而,對數據的正確解釋要有豐富的數據庫和現場檢測經驗;

2.聲發射檢測,***般需要適當的加載程序。多數情況下,可利用現成的加載條件,但有時還需要特殊準備;

3.由于聲發射的不可逆性,實驗過程中的聲發射信號不可能通過多次加載重復獲得,因此,每次檢測過程的信號獲得是非常寶貴的,不可因人為疏忽而造成寶貴數據的丟失;

4.聲發射檢測所發現缺陷的定性定量依賴于其他無損檢測方法。


(來源: 儀器網小編)


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