聲發(fā)射技術(shù)在飛機研制和生產(chǎn)中的應用

聲發(fā)射技術(shù)在飛機研制和生產(chǎn)中的應用

聲發(fā)射概念
聲發(fā)射 ACOUSTIC EMISSION簡(jiǎn)稱(chēng)AE 是一種應用日趨廣泛的現代無(wú)損檢測和結構 材料研究的新技術(shù) 它的原理是 受力構件的材料內部在損傷缺陷萌生 擴展過(guò)程中會(huì )釋放塑性應變能 應變能以應力波形式向外傳播擴展 這種現象即稱(chēng)聲發(fā)射現象 聲發(fā)射技術(shù)就是采用高靈敏度的聲發(fā)射壓電傳感器安裝于受力構件表面形成一定數目的傳感器陳列 實(shí)時(shí)接受和采集來(lái)自于材料缺陷的聲發(fā)射信號 進(jìn)而通過(guò)對這些聲發(fā)射信號的識別 判斷和分析等對材料損傷缺陷進(jìn)行檢測研究和對構件強度 損傷 壽命等分析和研究 形象地比喻講 這是一種
聽(tīng)聲 技術(shù) 即像醫生用聽(tīng)診器對人體聽(tīng)聲來(lái)診病一樣 通過(guò) 聽(tīng) 材料內部故障聲音 聲發(fā)射 來(lái)對構件診斷和研究

聲發(fā)射技術(shù)產(chǎn)生于50年代 起因于由德國科學(xué)家KAISER發(fā)現并以其名字命名的KAISER現象 由于聲發(fā)射所表征的信號直接來(lái)自構件或材料的內部裂紋及缺陷等擴展的動(dòng)態(tài)信息 所以這種技術(shù)從誕生的一開(kāi)始便引起人們的極大興趣和關(guān)注，但早期的50 60年代 由于人們對聲發(fā)射信號特征的認識局限性 以及計算機技術(shù)和信號處理技術(shù)發(fā)展水平的限制 不能很好區分什么是來(lái)自于缺陷的聲發(fā)射信號和環(huán)境噪聲信號 使聲發(fā)射技術(shù)一直處于實(shí)驗室研究階段而很難應用于實(shí)際現場(chǎng) 70年代由于人們發(fā)現了大部分構件和材料缺陷的聲發(fā)射信號是高頻信號 大致在100 KHz ~ 300 KHz之間 進(jìn)而采用高頻諧振傳感器以及先進(jìn)的信號處理技術(shù)大大排除了可聽(tīng)音范圍內的環(huán)境噪聲干擾 使聲發(fā)射技術(shù)開(kāi)始走出實(shí)驗室而進(jìn)入現場(chǎng)實(shí)用階段。

從80年代開(kāi)始 由于電子計算機技術(shù)和現代信號處理等手段進(jìn)入聲發(fā)射研究領(lǐng)域 使聲發(fā)射技術(shù)的應用領(lǐng)域和研究對象越來(lái)越廣泛 并取得廣泛的成功 尤其進(jìn)入90年代以后，由于80年代中期以來(lái)聲發(fā)射技術(shù)在許多領(lǐng)域的突破和成功 使得AE技術(shù)在無(wú)損檢測和材料研究等方面愈來(lái)愈發(fā)揮舉足輕重的作用 特別在航空航天領(lǐng)域 聲發(fā)射在美國與歐洲的航空航天設計 研究與制造部門(mén)已成為一種必不可少的技術(shù)手段而廣泛用于航空航天飛行器的設計 研制與結構測試

聲發(fā)射技術(shù)的特點(diǎn)和技術(shù)優(yōu)勢
作為一項新的無(wú)損檢測技術(shù) 它最能直接反映材料內部缺陷 故障萌生及發(fā)展過(guò)程 它與其它常規無(wú)損檢測手段 比如超聲檢測 射線(xiàn)探傷 渦流檢測 磁粉等表面探傷方法相比 具有如下一些優(yōu)點(diǎn)：

其一 它是一種動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)技術(shù) 即不像其它方法是在缺陷出現后的事后檢測中才能發(fā)現 而是實(shí)時(shí)發(fā)現和監測裂紋 缺陷的萌生 發(fā)展和破壞過(guò)程。

其二 是其整體性 即不像其它方法只是對具體的缺陷位置進(jìn)行檢測 靠缺陷的幾何大小和形狀來(lái)發(fā)現 對無(wú)法檢查或沒(méi)有檢查到的部位無(wú)法知道有無(wú)缺陷 而AE技術(shù)通過(guò)安在構件表面一定數目的陣列傳感器能夠同時(shí)發(fā)現傳感器陣列所覆蓋的整體構件內任何位置的裂紋和缺陷 并由聲發(fā)射技術(shù)的基本功能之一──時(shí)差定位技術(shù)確定缺陷的具體位置。

其三 是其高精度和靈敏度 嚴格來(lái)講 材料在裂紋萌生時(shí)的塑性鈍化階段就伴隨著(zhù)聲發(fā)射信號的產(chǎn)生 如果傳感器和儀器設置較好 它可以發(fā)現非常小的裂紋萌生和擴展過(guò)程。