声发射检测技术的发展
声发射检测技术的发展
摘要：本文介绍了声发射检测技术及国内外声发射技术的发展历程和现状，阐述了声发射检测技术的标准的制定、仪器的研发、检测人员及主要研究和应用领域的现状，提出了我国目前急需解决的问题和发展趋势。
关键词：声发射、标准、发展
Abstract:this paper introduces the acoustic emission testing technology at home and abroad and the development cour and the prent situation of acoustic emission. Expounds the acoustic emission testing technology standards, instruments, the examination personnel and the prent rearch and application fields. Propo our country urgent problems at prent and its development trend.
Keywords:acoustic emission,standards,development.
一、世界声发射技术的发展历程和现状
材料中局域源快速释放能量产生瞬态弹性波的现象称为声发射(AE)，声发射是一种常见的物理现象，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。
现代声发射技术的开始以Kair 二十世纪五十年代初在德国所作的研究工作为标志。他最有意义的发现是材料形变声发射的不可逆效应即：“材料被重新加载期间，在应力值达到上次加载最大应力之前不产生声发射信号”。现在人们称材料的这种不可逆现象为“Kair效应”。
二十世纪五十年代末和六十年代，美国和日本许多工作者在实验室中作了大量工作，研究了各种材料声发射源的物理机制，并初步应用于工程材料的无损检测领域。Dunegan 首次将声发射技术应用于压力容器的检测。美国于1967 年成立了声发射工作组，日本于1969 年成立了声发射协会。二十世纪七十年代初, Dunegan 等人开展了现代声发射仪器的研制，他们把仪器测试频率提高到
100KHz-1MHz 的范围内, 这是声发射实验技术的重大进展, 现代声发射仪器的研制成功为
声发射技术从实验室走向在生产现场用于监视大型构件的结构完整性创造了条件。
随着现代声发射仪器的出现，整个七十年代和八十年代初人们从声发射源机制、波的传播到声发射信号分析方面开展了广泛和系统的深入研究工作。在生产现场也得到了广泛的应用，尤其在化工容器、核容器和焊接过程的控制方面取得了成功。
二、中国声发射技术发展历程
声发射技术于二十世纪七十年代初开始引入我国。八十年代初期人们开始尝试采用声发射技术进行压力容器的检验等工程应用，由于技术水平的限制发展比较缓慢。八十年代中期劳动部锅炉压力容器检测研究中心率先从美国PAC 公司引进当时世界上最先进的采用Z80 微处理计算机技术制造的SPARTAN 源定位声发射检测与信号处理分析系统, 并在全国一些石化和煤气公司开展了大量球形储罐和卧罐等压力容器的检测，取得了成功的应用实例。随后，冶金部武汉安全
衰变常数环保研究院、大庆石油学院、西安44所和石油大学等许多单位相继从PAC 引进先进的SPARTAN 和LOCAN 等型号的声发射仪器，开展了压力容器、飞机、金属材料、复合材料和岩石的检测和应用。1989 年的全国第四届声发射会议指出：“我国
声发射技术的研究、应用和仪器队伍不断扩大，技术水平不断提高，表明我国声发射技术发展已经走出低谷，开始向新的高峰攀登”。自进入二十世纪九十年代至今，声发射技术在我国的研究和应用成快速发展的趋势。
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九十年代初许多石化企业和专业检验所相继进口大型声发射仪器广泛开展
xiaolei压力容器的检验。九十年代中期空军第一研究所和航天703 所从美国PAC 公司引进了第三代可以存储声发射信号波形的Mistras2000 多通道声发射仪，从而开展了以波形分析为基础的航空航天设备的声发射检测与信号处理分析。2002 年国
家质量监督检验检疫总局锅炉压力容器检测研究中心从德国VALLEN 公司引进了
最新型号的ASM5 型36 通道声发射仪，该仪器既可对声发射信号进行基于波形的模式识别分析，又具有大型常压油罐底部泄漏的检测能力。目前声发射技术已在我国已在石油、石化、电力、航空、航天、冶金、铁路、交通、煤炭、建筑、机械制造与加工等领域开展了广泛的研究和应用工作。
声发射检测技术作为一个在我国刚刚发展的技术，从业人员和研究人员都
相对较少。据估计，我国目前约有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。
我国声发射检测标准的制定，既迟后于国内其它常规无损检测方法，也与美国有很大的差距，但在许多方面已取得进展，检测术语、检测仪性能测试、金属压力容器检测方法、钛合金压力容器检测方法、复合材料构件检测方法和在役金属容器检测方法等已分别颁布国家标准、国家军用标准和行业标准，其余尚处在企业或内部标准阶段。目前已颁布主要声发射标准目录如下：
GB／T 12604 .4—2005 声发射检测术语
GB／T 18182—2000 金属压力容器声发射检测及结果评价方法
GJB 2044—1994 钛合金压力容器检测方法哀号的意思
JB／T 8283—1995 检测仪性能测试方法
JB/T 7667—1995 在役压力容器声发射检测评定方法
JB/T 6916—1993 在役高压气瓶声发射检测和评定方法
JB/T 7667—1995 在役压力容器声发射检测评定方法（JB／T Q753－1989修订）QJ 2914—1996 复合材料构件声发射检测方法
GB/T 19800—2005 无损检测声发射检测换能器的一级校准
GB/T 19801—2005 无损检测声发射检测换能器的二级校准
JB/T 10764－2007 常压金属储罐声发射检测及评价方法
三、主要研究和应用领域
声发射检测技术不同于其他无损检测技术，他对动态缺陷敏感，可以实现实时的在役检测，可及早的进行破坏预报。因此，得到了广泛的应用。
1、压力容器的声发射检测
utan压力容器检测是目前声发射技术在中国开展应用最成功和普遍的领域之一，人们已经对现
场压力容器的声发射源进行了详细的研究工作，通过大量的试验和现场应用，使这一方法已达到成熟，制定了国家标准。
声发射技术和大量的科研成果在我国压力容器检测中成功的推广和应用，一方面及时排除了大量带缺陷运行的压力容器的爆炸隐患，降低了恶性事故的发生，
确保了这些压力容器的安全运行，取得了重大的社会效益；另一方面，声发射检测大大缩短了压力容器的检验周期，并减少了盲目返修和报废压力容器所带来的损失，为广大压力容器用户带来了巨大的经济效益，这种检验方法深受广大压力容器用户的欢迎。商务英语阅读
2、航空航天工业中的应用
早在二十世纪八十年代初，国内有关单位就进行了飞机机翼疲劳试验过程中的声发射监测研究，并在信号处理和识别技术方面积累了宝贵经验。空军第一研究所在某型飞机的全尺寸疲劳试验过程中(飞行长达16000 小时)，用声发射技术对其主梁螺孔和隔框连接螺栓等部位疲劳裂纹的形成和扩展进行了跟踪监测，历时之长和积累数据之丰富都是前所未有的。他们利用了声发射参数组成多维空间的一个特征矢量，成功进行了疲劳裂纹产生的声
广州学英语发射信号识别。除利用这种多参数识别方法外，还利用趋势分析和相关技术等方法对信号进行处理，建立了一套较完整的信号识别和处理体系。
3、复合材料的声发射特性研究
声发射技术目前已成为研究复合材料断裂机理和检测复合材料压力容器的重要方法。中科院沈阳金属所、航空621 所、航天703 所和44 所在这些领域做了大量工作，尤其是44所作了大量复合材料压力容器的声发射检测，并起草了内部的检测与评价标准。目前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，从而评价它们的质量。声发射技术还可以区分复合材料层板不同阶段的断裂特性，如基体开裂、纤维与基体界面开裂、分层和纤维断裂。另外，我国也有人采用声发射技术研究碳纤维增强聚酰亚胺复合材料升温固化的特性。
4、岩石的监测和应力测量
声发射现象的观测起源于地震的监测，现今广泛地用于岩石的监测和地质与石油钻探中的应力测量。冶金部武汉安全环保研究院近20 年来一直开展矿山和大型水坝岩石塌方的监测
ebd是什么意思研究和应用工作，近几年一直在长江三峡大坝对一些关键部位的岩石活动情况进行监测，为三峡大坝的建设提供了重要依据。中国科学院地质研究所利用岩石的KAISER 效应测量古岩石的应力，以研究远古时期地质的变化情况。北京石油勘探开发设计院和北京石油大学采用声发射技术测量岩芯的主应力方向，达到确定油田最大水平应力方向的目的。这些成果已用在我国油田生产和开发上，取得了明显的经济效益。
5、在机械制造过程中的监控应用
声发射应用于机械制造过程或机加工过程的监控始于二十世纪七十年代末，我国在这一领域起步早、发展快。早在1986 年国防科技大学等单位就进行了用声发射监测机加工刀具磨损的研究工作。现在，一些单位已研制成功车刀破损监测系统和钻头折断报警系统，前者的检测准确率高达99%。根据刀具与工件接触时挤压和摩擦产生声发射的原理，我国还成功研制出了高精度声发射对刀装置，用以保证配合件的加工精度。九十年代，有些部门已开始用人工神经网络进行刀具状态监控、切削形态识别与控制以及磨削接触与砂轮磨损监测等。
6、铁路焊接结构疲劳损伤的监测
我国铁路部门对高速列车转向架构架模拟梁的焊接结构进行了声发射监测试验，采用声发射多参数分析技术监测了焊接梁疲劳试验的全过程，得到了构件疲劳损伤各阶段与声发射特征之间的关系，准确的监测到焊接梁中焊缝和应力集中处的裂纹萌生及扩展过程。所用方法可进一步用来确定构件的损伤程度，并有
soddy可能应用到铁路桥梁疲劳损伤监测中。
7、泄漏监测达到目的
带压力流体介质的泄漏检测是声发射技术应用的一个重要方面，国家质量监督检验检疫总局锅炉压力容器检测研究中心、冶金部武汉安全环保研究院和清华大学无损检测中心在国家“八五”和“九五”期间合作对压力容器和压力管道气、液介质泄漏的声发射检测技术进行了研究，取得的科研成果目前已在一些石化企业的原油加热炉和城市埋地燃气管道的泄漏监测得到成功应用。核工业总公司武汉核动力运行研究所，于九十年代中期从美国进口了36 通道声发射泄漏检测仪器，专门用于我国核电站的泄漏检测，目前已进行了大量研究和应用工作。国家质量监督检验检疫总局锅炉压力容器检测研究中心和大庆石油学院也分别开展了大型油罐底部声发射泄漏检测的研究和应用工作，初步取得了成功。
