聲發射概念原理及優點介紹

聲發射概念： 無損檢測方法之一。

材料中局部區域應力集中，快速釋放能量并產生瞬態彈性波的現象稱為聲發射（Acoustic Emission，簡稱AE) ，有時也稱為應力波發射。材料在應力作用下的變形與裂紋擴展，是結構失效的重要機制。這種直接與變形和斷裂機制有關的源，被稱為聲發射源。流體泄漏、摩擦、撞擊、燃燒等與變形和斷裂機制無直接關系的另一類彈性波源，被稱為其它或二次聲發射源。 利用這種“應力波發射”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、分析聲發射信號和利用聲發射信號推斷聲發射源的技術稱為聲發射技術，人們將聲發射儀器形象地稱為材料的聽診器。

聲發射檢測的原理：從聲發射源發射的彈性波傳播到達材料的表面，引起可以用聲發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換為電信號，然后再被放大、處理和記錄。固體材料中內應力的變化產生聲發射信號，在材料加工、處理和使用過程中有很多因素能引起內應力的變化，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。人們根據觀察到的聲發射信號進行分析與推斷以了解材料產生聲發射的機制。

 聲發射較其它常規無損檢測方法優點主要表現為：

（1） 聲發射是一種被動的動態檢驗方法，聲發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） 聲發射檢測方法對線性缺陷較為敏感，它能探測到在外加結構應力下這些缺陷的活動情況，穩定的缺陷不產生聲發射信號；

（3） 在一次試驗過程中，聲發射檢驗能夠整體探測和評價整個結構中缺陷的狀態；

（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信息，因而適用于工業過程在線監控及早期或臨近破壞預報；

（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境下的檢測，如高低溫、核輻射、易燃、易爆及極毒等環境；

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

（7） 對于壓力容器的耐壓試驗，聲發射檢驗方法可以預防由未知不連續缺陷引起系統的災難性失效和限定系統的工作壓力；

（8） 由于對構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雜的構件。     

聲發射應用領域：

（1） 石油化工工業

低溫容器、球形容器、柱型容器、高溫反應器、塔器、換熱器和管線的檢測和結構完整性評價，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，腐蝕狀態的實事探測，海洋平臺的結構完整性監測和海岸管道內部存在砂子的探測。

（2） 電力工業

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

（3） 材料試驗

復合材料、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測，高強鋼的氫脆監測，材料的摩擦測試，鐵磁性材料的磁聲發射測試等。

（4） 民用工程

樓房、橋梁、起重機、隧道、大壩的檢測，水泥結構裂紋開裂和擴展的連續監視等。

（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，金屬加工過程的質量控制，焊接過程監測，振動探測，鍛壓測試，加工過程的碰撞探測和預防。

（6） 交通運輸業

長管拖車、公路和鐵路槽車的檢測和缺陷定位，鐵路材料和結構的裂紋探測，橋梁和隧道的結構完整性檢測，卡車和火車滾珠軸承和軸頸軸承的狀態監測，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力監測，磨損摩擦監測，巖石探測，地質和地震上的應用，發動機的狀態監測，轉動機械的在線過程監測，鋼軋輥的裂紋探測，汽車軸承強化過程的監測，鑄造過程監測，Li/MnO2電池的充放電監測，人骨頭的摩擦、受力和破壞特性試驗，骨關節狀況的監測。