声发射AE

声发射检测 (Acoustic Emission, AE)

检测原理

声发射（AE）是指材料在变形或破裂过程中释放的弹性波能量，有时也称为应力波发射。绝大多数声发射源可视为点源，其能量以球面波形式向外辐射。材料在应力作用下的变形与裂纹扩展，是结构失效的重要机制。这种直接与变形和断裂机制有关的源，被称为声发射源。近年来，流体泄漏、摩擦、撞击、燃烧等与变形和断裂机制无直接关系的另一类弹性波源，被称为其它或二次声发射源。

检测优势

• 动态内源检测：声发射是一种动态检验方法，声发射探测到的能量来自被测试物体本身，而不像超声或射线探伤方法一样由无损检测仪器提供

• 活性缺陷敏感：声发射检测方法对线性缺陷较为敏感，它能探测到在外加结构应力下这些缺陷的活动情况，稳定的缺陷不产生声发射信号

• 全域整体评价：在一次试验过程中，声发射检验能够整体探测和评价整个结构中缺陷的状态

• 实时连续监测：可提供缺陷随载荷、时间、温度等外变量而变化的实时或连续信息，因而适用于工业过程在线监控及早期或临近破坏预报

• 极端环境适配：由于对被检件的接近要求不高，而适于其它方法难于或不能接近环境下的检测，如高低温、核辐射、易燃、易爆及极毒等环境

• 不停产检验：对于在役压力容器的定期检验，声发射检验方法可以缩短检验的停产时间或者不需要停产

• 失效风险防控：对于压力容器的耐压试验，声发射检验方法可以预防由未知不连续缺陷引起系统的灾难性失效和限定系统的最高工作压力

• 复杂构件适配：由于对构件的几何形状不敏感，而适于检测其它方法受到限制的形状复杂的构件

应用范围

声发射技术作为一种新兴的动态无损检测方法已被广泛地应用在材料试验、航天和航空、金属加工等领域。

在材料试验中，由于声发射对缺陷起始和扩展特有的敏感性，及其所具有的动态检测强度和评估使用寿命的独特功能，声发射技术用在材料的性能测试、断裂试验、疲劳试验、腐蚀监测和摩擦测试，铁磁性材料的磁声发射测试等方面。采用声发射技术已能检测每根碳纤维或玻璃纤维丝束的断裂及丝束断裂载荷的分布，从而评价碳纤维或玻璃纤维丝束的质量。

在航天和航空工业上，利用声发射技术对航空器壳体和主要构件的检测和结构完整性评价，航空器的时效试验、疲劳试验检测运行过程中的在线连续监测等。首先研究裂纹扩展与声发射信号包络参数之间的关系，然后对数据进行适当处理，建立声发射数据的统计参数与裂纹扩展之间的关系，利用波形分析技术进行信号识别和分析，从而获得与损伤有关的声源(裂纹扩展)信息，识别声发射信号与噪声，完成了对飞机、航天器关键结构的声发射疲劳监测。

在金属加工中，可用于工具磨损和断裂的探测，打磨轮或整形装置与工件接触的探测，修理整形的验证，金属加工过程的质量控制，焊接过程监测，振动探测，锻压测试，加工过程的碰撞探测和预防。实验发现AE总计数与刀具后刀面的磨损存在着非常密切的相关性，刀具破损时AE信号比正常切削时大得多，并且大都有前兆信号，因此可以利用AE监测刀具破损。

检测流程

1. 检测过程中裂纹扩展时，释放多个AE信号

2. AE波到达试件表面时，会引起表面分子微小振动（ηm）

3. AE传感器将这种机械振动转换为电信号

4. 信号经放大和处理后被记录和分析