核辐射检测仪模拟屏

        声发射传感器的选择应根据被测声发射信号来确定。首先是了解被测声发射信号的频率范围和幅度范围，包括有可能存在的噪音信号。可以是经验了解，如钢材中焊接缺陷产生的声发射源实验结果认为信号频率范围在25-750KHZ内等，但有条件最好实际测试确定。然后选择相对感兴趣的声发射信号灵敏、对噪音信号不灵敏的声发射传感器进行检测。
  　  声发射传感器一般由壳体、保护膜、压电元件、阻尼块、连接导线及高频插座组成。压电元件通常采用锆钛酸铅、钛酸钡和铌酸锂等。根据不同的检测目的和环境采用不同结构和性能的声发射传感器。其中，谐振式高灵敏度声发射传感器是声发射检测中使用最多的一种。单端谐振式声发射传感器的结构简单，如图3.1所示。将压电元件的负电极面用导电胶粘贴在底座上；另一面焊出一根很细的引线与高频插座的芯线连接，外壳接地。
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        声发射传感器是利用某些物质（如半导体、陶瓷、压电晶体、强磁性体和超导体等）的物理特性随着外界待测量作用而发生变化的原理制成的。它利用了诸多的效应（包括物理效应、化学效应和生物效应）和物理现象，如利用材料的压阻、湿敏、热敏、光敏、磁敏和气敏等效应，把应变、湿度、温度、位移、磁场、煤气等被测量变换成电量。而新原理、新效应的发现和利用，新型物性材料的开发和应用，使物性型声发射传感器得到很大的发展。因此了解声发射传感器所基于的各种效应，对其理解、开发和应用都是非常必要的。在声发射检测过程中，通常使用的是压电效应。 　　
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        谐振式声发射传感器参数技术的基础归结于两个基本假设： 　　
        (1) 声发射是阻尼正弦波； 　　
        (2) 声波是以某一固定的速度传播的。 　　
        根据这一假设，对声发射信号参数，如上升时间、峰值幅度、持续时间等测量、记录所得到得声发射特征是合理的。传播特性上，谐振声发射传感器参数技术的假设意味着传播信号除了单纯衰减以外，它的声波形状是不变的。它是以不变的波形和不变的声速获取声发射信号的参数。 　　
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        声发射传感器是声发射检测系统的重要部分，是影响系统整体性能重要因素。声发射传感器设计不合理，或许使得接受到的信号和希望接受到的声发射信号有较大差别，直接影响采集到的数据真实度和数据处理结果。在声发射检测中，大多使用的也是谐振式声发射传感器和宽带响应的声发射传感器。
        声发射传感器的主要类型有：高灵敏度声发射传感器，是应用最多的一种谐振式声发射传感器；宽频带声发射传感器，通常由多个不同厚度的压电元件组成，或采用凹球面形与楔形压电元件达到展宽频带的目的；高温声发射传感器，通常由铌酸锂或钛酸铅陶瓷制成；差动声发射传感器，是由两只正负极差接的压电元件组成的，输出相应的差动信号，信号因迭加而增大；此外，还有微型声发射传感器、磁吸附声发射传感器、低频抑制声发射传感器和电容式声发射传感器等。 　　
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        声发射检测现场据估计，中国目前约有60多个科研院所、大专院校和专业检验单位在各个部门和领域从事声发射技术的研究、检测应用、仪器开发、制造和销售工作，从业人员200多人。在人员培训方面，已有5人以上以声发射检测技术的有关研究内容为论文题目获得博士学位，有50多人获得硕士学位。在检测人员资格认可方面，航天工业无损检测人员资格考试委员会自九十年代末至今已培训II级检验人员30多人，国家质量监督检验检疫总局锅炉、压力容器、压力管道和特种设备无损检测人员资格考试委员会于2002年已培训II级检验人员80多人。 　　  在仪器制造和销售方面，另外一些单位针对具体设备的工程检测，基于声发射技术的原理研制出具有单一功能的专用检测仪器，这些仪器主要包括轴承故障检测仪、阀门泄漏检测仪（沈阳电子所）、高压变压器局部放电检测仪（沈阳变压器厂和北京电力科学研究院）、摩擦声发射检测仪（北京航空航天大学）、岩石状态监测仪（公司）、声发射燃条燃速测试仪（航天总公司44所）、高精度声发射对刀装置（国防科技大学）以及刀具破损监测仪等。 　　
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    目前人们已将声发射技术广泛应用于许多领域，主要包括以下方面： 　　
   （1） 石油化工工业：低温容器、球形容器、柱型容器、高温反应器、塔器、换热器和管线的检测和结构完整性评价，常压贮罐的底部泄漏检测，阀门的泄漏检测，埋地管道的泄漏检测，腐蚀状态的实事探测，海洋平台的结构完整性监测和海岸管道内部存在砂子的探测。 　　
   （2） 电力工业：变压器局部放电的检测，蒸汽管道的检测和连续监测，阀门蒸汽损失的定量测试，高压容器和汽包的检测，蒸汽管线的连续泄漏监测，锅炉泄漏的监测，汽轮机叶片的检测，汽轮机轴承运行状况的监测。 　　
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    声发射检测方法在许多方面不同于其它常规无损检测方法，其优点主要表现为： 　　
   （1）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，而不是象超声或射线探伤方法一样由无损检测仪器提供； 
   （2）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； 　　
   （3）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； 　　
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        声发射检测现场探头布置声发射检测的原理，从声发射源发射的弹性波最终传播到达材料的表面，引起可以用声发射传感器探测的表面位移，这些探测器将材料的机械振动转换为电信号，然后再被放大、处理和记录。固体材料中内应力的变化产生声发射信号，在材料加工、处理和使用过程中有很多因素能引起内应力的变化，如位错运动、孪生、裂纹萌生与扩展、断裂、无扩散型相变、磁畴壁运动、热胀冷缩、外加负荷的变化等等。人们根据观察到的声发射信号进行分析与推断以了解材料产生声发射的机制。 　　

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        波形数字声发射技术的发展，给声发射源的特性识别带来了可能性。由于各种噪声的影响，以及声发射信号传播过程的复杂性，又给声源的识别带来一定的困难。为了解决干扰情况下声发射源的定性问题，本文提出了在决策层上的多传感器数据融合的识别。 　
　
        混凝土材料断裂的声发射自相似性识别特征将对材料声发射的研究，力学过程的研究，同对材料断裂损伤等破坏过程的研究相结合，提出了声发射过程的概念。给出定量考察声发射过程的自相似性特征函数。并在此基础上，根据混凝土试块的三点弯曲试验，确定出了混凝土试块断裂的声发射自相似性识别特征。

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        声发射是一种常见的物理现象，各种材料声发射信号的频率范围很宽，从几Hz的次声频、20 Hz～20K Hz的声频到数MHz的超声频；声发射信号幅度的变化范围也很大，从10m的微观位错运动到1m量级的地震波。如果声发射释放的应变能足够大，就可产生人耳听得见的声音。

        大多数材料变形和断裂时有声发射发生，但许多材料的声发射信号强度很弱，人耳不能直接听见，需要藉助灵敏的电子仪器才能检测出来。用仪器探测、记录、分析声发射信号和利用声发射信号推断声发射源的技术称为声发射技术，人们将声发射仪器形象地称为材料的听诊器。

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