聲發(fā)射的基本原理、特點(diǎn)及應(yīng)用

聲發(fā)射檢測的原理，從聲發(fā)射源發(fā)射的彈性波最終傳播到達(dá)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(jī)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(yùn)動、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、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)射檢測的主要目的是：①確定聲發(fā)射源的部位；②分析聲發(fā)射源的性質(zhì)；③確定聲發(fā)射發(fā)生的時間或載荷；④評定聲發(fā)射源的嚴(yán)重性。一般而言，對超標(biāo)聲發(fā)射源，要用其它無損檢測方法進(jìn)行局部復(fù)檢，以精確確定缺陷的性質(zhì)與大小。

聲發(fā)射技術(shù)的特點(diǎn)

聲發(fā)射檢測方法在許多方面不同于其它常規(guī)無損檢測方法，其優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)為：
(1) 聲發(fā)射是一種動態(tài)檢驗(yàn)方法，聲發(fā)射探測到的能量來自被測試物體本身，而不是象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(yàn)過程中，聲發(fā)射檢驗(yàn)?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(shí)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(yàn)，聲發(fā)射檢驗(yàn)方法可以縮短檢驗(yàn)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(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)的最高工作壓力；
(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。

由于聲發(fā)射檢測是一種動態(tài)檢測方法，而且探測的是機(jī)械波，因此具有如下的特點(diǎn)：
(1) 聲發(fā)射特性對材料甚為敏感，又易受到機(jī)電噪聲的干擾，因而，對數(shù)據(jù)的正確解釋要有更為豐富的數(shù)據(jù)庫和現(xiàn)場檢測經(jīng)驗(yàn)；
(2) 聲發(fā)射檢測，一般需要適當(dāng)?shù)募虞d程序。多數(shù)情況下，可利用現(xiàn)成的加載條件，但有時，還需要特作準(zhǔn)備；
(3) 聲發(fā)射檢測目前只能給出聲發(fā)射源的部位、活性和強(qiáng)度，不能給出聲發(fā)射源內(nèi)缺陷的性質(zhì)和大小，仍需依賴于其它無損檢測方法進(jìn)行復(fù)驗(yàn)。

聲發(fā)射的應(yīng)用

前人們已將聲發(fā)射技術(shù)廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域，主要包括以下方面：
聲發(fā)射檢測應(yīng)用在高壓儲氫罐檢測上(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(shí)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(jī)葉片的檢測，汽輪機(jī)軸承運(yùn)行狀況的監(jiān)測。
(3) 材料試驗(yàn)：復(fù)合材料、增強(qiáng)塑料、陶瓷材料和金屬材料等的性能測試，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，高強(qiáng)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(jī)、隧道、大壩的檢測，水泥結(jié)構(gòu)裂紋開裂和擴(kuò)展的連續(xù)監(jiān)視等。
(5) 航天和航空工業(yè)：航空器的時效試驗(yàn)，航空器新型材料的進(jìn)貨檢驗(yàn)，完整結(jié)構(gòu)或航空器的疲勞試驗(yàn)，機(jī)翼蒙皮下的腐蝕探測，飛機(jī)起落架的原位監(jiān)測，發(fā)動機(jī)葉片和直升機(jī)葉片的檢測，航空器的在線連續(xù)監(jiān)測，飛機(jī)殼體的斷裂探測，航空器的驗(yàn)證性試驗(yàn)，直升機(jī)齒輪箱變速的過程監(jiān)測，航天飛機(jī)燃料箱和爆炸螺栓的檢測，航天火箭發(fā)射架結(jié)構(gòu)的驗(yàn)證性試驗(yàn)。
(6) 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(yàn)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。
(7) 交通運(yùn)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。
(8) 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(jī)的狀態(tài)監(jiān)測，轉(zhuǎn)動機(jī)械的在線過程監(jiān)測，鋼軋輥的裂紋探測，汽車軸承強(qiáng)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(yàn)，骨關(guān)節(jié)狀況的監(jiān)測。