聲發(fā)射概念原理及優(yōu)點介紹

聲發(fā)射概念： 無損檢測方法之一。

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，簡稱AE) ，有時也稱為應(yīng)力波發(fā)射。材料在應(yīng)力作用下的變形與裂紋擴展，是結(jié)構(gòu)失效的重要機制。這種直接與變形和斷裂機制有關(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"進行的無損檢測，具有其他無損檢測方法無法替代的效果。

用儀器探測、記錄、分析聲發(fā)射信號和利用聲發(fā)射信號推斷聲發(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)射檢測的原理：從聲發(fā)射源發(fā)射的彈性波傳播到達材料的表面，引起可以用聲發(fā)射傳感器探測的表面位移，這些探測器將材料的機械振動轉(zhuǎn)換為電信號，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，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，如位錯運動、孿生、裂紋萌生與擴展、斷裂、無擴散型相變、磁疇壁運動、熱脹冷縮、外加負荷的變化等等。人們根據(jù)觀察到的聲發(fā)射信號進行分析與推斷以了解材料產(chǎn)生聲發(fā)射的機制。

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

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

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

（3） 在一次試驗過程中，聲發(fā)射檢驗?zāi)軌蛘w探測和評價整個結(jié)構(gòu)中缺陷的狀態(tài)；

（4） 可提供缺陷隨載荷、時間、溫度等外變量而變化的實時或連續(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；

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

（6） 對于在役壓力容器的定期檢驗，聲發(fā)射檢驗方法可以縮短檢驗的停產(chǎn)時間或者不需要停產(chǎn)；

（7） 對于壓力容器的耐壓試驗，聲發(fā)射檢驗方法可以預(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） 由于對構(gòu)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(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和結(jié)構(gòu)完整性評價，常壓貯罐的底部泄漏檢測，閥門的泄漏檢測，埋地管道的泄漏檢測，腐蝕狀態(tài)的實事探測，海洋平臺的結(jié)構(gòu)完整性監(jiān)測和海岸管道內(nèi)部存在砂子的探測。

（2） 電力工業(yè)

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

（3） 材料試驗

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

（4） 民用工程

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

（5） 金屬加工

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

（6） 交通運輸業(yè)

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

（7） 其他

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