声发射信号的参数分析方法

　　声发射(AE)检测的目的在于发现声发射源和得到有关声发射源尽可能多的信息。通过对探测到的声发射信号进行处理和分析,可以得到被探测材料和结构内声发射源的大量信息。然而,受声发射源的自身特性、声发射源到换能器的传播路径、换能器的特性和声发射仪器测量系统等多种因素的影响,声发射换能器输出的声发射电信号波形十分复杂,它与真实的AE源信号相差很大,有时甚至面目全非。因此,如何根据声发射换能器输出的电信号来获取有关AE源的信息一直是人们面临并努力加以解决的难题。在数十年的研究和生产实践中发展起来的声发射参数分析方法,虽然还有很多地方需完善,但已被证明在多数情况下可以解决工程实践中的很多问题,并具有其它方法不可替代的作用。

　　声发射信号具有很宽的动态范围,其位移幅度可从<10^-1510^-9m,达到10⁶量级(120dB)。另外,声发射信号的产生率也是变化无常的,所以目前人为地将声发射信号分为突发型和连续型发射。如果信号由区别于背景噪声的脉冲组成,且在时间上可以分开,那么就叫突发型声发射信号;如果信号的单个脉冲不可分辨,则叫连续型声发射信号。实际上,连续型声发射信号也是由大量小的突发型信号组成的,只不过太密集而不能分辨而已^[1]。

　　由于声发射信号的上述特点,目前采集和处理声发射信号的方法可分为两大类。一类是以多个简化的波形特征参数来表示声发射信号的特征,然后对其进行分析和处理;另一类为存储和记录声发射信号的波形,对波形进行频谱分析。简化波形特征参数分析法是20世纪50年代以来广泛使用的经典声发射信号分析方法,目前在声发射检测中仍得到广泛应用,且几乎所有声发射检测标准对声发射源的判据均采用简化波形特征参数,以下将系统介绍其分析方法。

　　1　声发射信号简化波形特征参数的定义

　　图1为突发型标准声发射信号简化波形参数的定义^[2]。由这一模型可得到波击(事件)计数、振铃计数、能量、幅度、持续时间和上升时间等参数。

　　对于连续型声发射信号,上述模型中只有振铃计数和能量参数可以适用。为了更确切地描述连续型声发射信号的特征,又引入了平均信号电平和有效值电压两个参数。

　　表1列出了常用声发射信号特征参数的含义和用途。这些参数的累加可定义为时间或试验参数(如压力和温度等)的函数,如总事件计数、总振铃计数和总能量计数等。这些参数也可定义为随时间或试验参数变化的函数,如声发射事件计数率、声发射振铃计数率和声发射信号能量率等。这些参数之间也可以任意两个组合进行关联分析,如声发射事件-幅度分布、声发射事件能量-持续时间关联图等。