聲發(fā)射概念原理及優(yōu)點(diǎn)介紹

聲發(fā)射概念： 無損檢測(cè)方法之一。

材料中局部區(qū)域應(yīng)力集中，快速釋放能量并產(chǎn)生瞬態(tài)彈性波的現(xiàn)象稱為聲發(fā)射（Acoustic Emission，簡(jiǎn)稱AE) ，有時(shí)也稱為應(yīng)力波發(fā)射。材料在應(yīng)力作用下的變形與裂紋擴(kuò)展，是結(jié)構(gòu)失效的重要機(jī)制。這種直接與變形和斷裂機(jī)制有關(guān)的源，被稱為聲發(fā)射源。流體泄漏、摩擦、撞擊、燃燒等與變形和斷裂機(jī)制無直接關(guān)系的另一類彈性波源，被稱為其它或二次聲發(fā)射源。 利用這種“應(yīng)力波發(fā)射”進(jìn)行的無損檢測(cè)，具有其他無損檢測(cè)方法無法替代的效果。

用儀器探測(cè)、記錄、分析聲發(fā)射信號(hào)和利用聲發(fā)射信號(hào)推斷聲發(fā)射源的技術(shù)稱為聲發(fā)射技術(shù)，人們將聲發(fā)射儀器形象地稱為材料的聽診器。

聲發(fā)射檢測(cè)的原理：從聲發(fā)射源發(fā)射的彈性波傳播到達(dá)材料的表面，引起可以用聲發(fā)射傳感器探測(cè)的表面位移，這些探測(cè)器將材料的機(jī)械振動(dòng)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，然后再被放大、處理和記錄。固體材料中內(nèi)應(yīng)力的變化產(chǎn)生聲發(fā)射信號(hào)，在材料加工、處理和使用過程中有很多因素能引起內(nèi)應(yīng)力的變化，如位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)、孿生、裂紋萌生與擴(kuò)展、斷裂、無擴(kuò)散型相變、磁疇壁運(yùn)動(dòng)、熱脹冷縮、外加負(fù)荷的變化等等。人們根據(jù)觀察到的聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行分析與推斷以了解材料產(chǎn)生聲發(fā)射的機(jī)制。

 聲發(fā)射較其它常規(guī)無損檢測(cè)方法優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)為：

（1） 聲發(fā)射是一種被動(dòng)的動(dòng)態(tài)檢驗(yàn)方法，聲發(fā)射探測(cè)到的能量來自被測(cè)試物體本身，而不是像超聲或射線探傷方法一樣由無損檢測(cè)儀器提供；

（2） 聲發(fā)射檢測(cè)方法對(duì)線性缺陷較為敏感，它能探測(cè)到在外加結(jié)構(gòu)應(yīng)力下這些缺陷的活動(dòng)情況，穩(wěn)定的缺陷不產(chǎn)生聲發(fā)射信號(hào)；

（3） 在一次試驗(yàn)過程中，聲發(fā)射檢驗(yàn)?zāi)軌蛘w探測(cè)和評(píng)價(jià)整個(gè)結(jié)構(gòu)中缺陷的狀態(tài)；

（4） 可提供缺陷隨載荷、時(shí)間、溫度等外變量而變化的實(shí)時(shí)或連續(xù)信息，因而適用于工業(yè)過程在線監(jiān)控及早期或臨近破壞預(yù)報(bào)；

（5） 由于對(duì)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(huán)境下的檢測(cè)，如高低溫、核輻射、易燃、易爆及極毒等環(huán)境；

（6） 對(duì)于在役壓力容器的定期檢驗(yàn)，聲發(fā)射檢驗(yàn)方法可以縮短檢驗(yàn)的停產(chǎn)時(shí)間或者不需要停產(chǎn)；

（7） 對(duì)于壓力容器的耐壓試驗(yàn)，聲發(fā)射檢驗(yàn)方法可以預(yù)防由未知不連續(xù)缺陷引起系統(tǒng)的災(zāi)難性失效和限定系統(tǒng)的工作壓力；

（8） 由于對(duì)構(gòu)件的幾何形狀不敏感，而適于檢測(cè)其它方法受到限制的形狀復(fù)雜的構(gòu)件。     

聲發(fā)射應(yīng)用領(lǐng)域：

（1） 石油化工工業(yè)

低溫容器、球形容器、柱型容器、高溫反應(yīng)器、塔器、換熱器和管線的檢測(cè)和結(jié)構(gòu)完整性評(píng)價(jià)，常壓貯罐的底部泄漏檢測(cè)，閥門的泄漏檢測(cè)，埋地管道的泄漏檢測(cè)，腐蝕狀態(tài)的實(shí)事探測(cè)，海洋平臺(tái)的結(jié)構(gòu)完整性監(jiān)測(cè)和海岸管道內(nèi)部存在砂子的探測(cè)。

（2） 電力工業(yè)

變壓器局部放電的檢測(cè)，蒸汽管道的檢測(cè)和連續(xù)監(jiān)測(cè)，閥門蒸汽損失的定量測(cè)試，高壓容器和汽包的檢測(cè)，蒸汽管線的連續(xù)泄漏監(jiān)測(cè)，鍋爐泄漏的監(jiān)測(cè)，汽輪機(jī)葉片的檢測(cè)，汽輪機(jī)軸承運(yùn)行狀況的監(jiān)測(cè)。

（3） 材料試驗(yàn)

復(fù)合材料、增強(qiáng)塑料、陶瓷材料、金屬材料、巖石材料、混凝土材料等的性能測(cè)試，材料的斷裂試驗(yàn)，金屬和合金材料的疲勞試驗(yàn)及腐蝕監(jiān)測(cè)，高強(qiáng)鋼的氫脆監(jiān)測(cè)，材料的摩擦測(cè)試，鐵磁性材料的磁聲發(fā)射測(cè)試等。

（4） 民用工程

樓房、橋梁、起重機(jī)、隧道、大壩的檢測(cè)，水泥結(jié)構(gòu)裂紋開裂和擴(kuò)展的連續(xù)監(jiān)視等。

（5） 金屬加工

工具磨損和斷裂的探測(cè)，打磨輪或整形裝置與工件接觸的探測(cè)，修理整形的驗(yàn)證，金屬加工過程的質(zhì)量控制，焊接過程監(jiān)測(cè)，振動(dòng)探測(cè)，鍛壓測(cè)試，加工過程的碰撞探測(cè)和預(yù)防。

（6） 交通運(yùn)輸業(yè)

長(zhǎng)管拖車、公路和鐵路槽車的檢測(cè)和缺陷定位，鐵路材料和結(jié)構(gòu)的裂紋探測(cè)，橋梁和隧道的結(jié)構(gòu)完整性檢測(cè)，卡車和火車滾珠軸承和軸頸軸承的狀態(tài)監(jiān)測(cè)，火車車輪和軸承的斷裂探測(cè)。

（7） 其他

硬盤的干擾探測(cè)，帶壓瓶的完整性檢測(cè)，莊稼和樹木的干旱應(yīng)力監(jiān)測(cè)，磨損摩擦監(jiān)測(cè)，巖石探測(cè)，地質(zhì)和地震上的應(yīng)用，發(fā)動(dòng)機(jī)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)，轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械的在線過程監(jiān)測(cè)，鋼軋輥的裂紋探測(cè)，汽車軸承強(qiáng)化過程的監(jiān)測(cè)，鑄造過程監(jiān)測(cè)，Li/MnO2電池的充放電監(jiān)測(cè)，人骨頭的摩擦、受力和破壞特性試驗(yàn)，骨關(guān)節(jié)狀況的監(jiān)測(cè)。