Page 80 - 无损检测2021年第十二期

张程杰, 等:

基于线性震源定位算法的声发射损伤定位技术

生无畸变传播的假设, 但实际上声发射波在传播过 发射开裂源。在进行声源定位计算之前, 还通过试验
程中总是发生散射和衰减, 这在研究声发射信号时 确定了声发射波在08AL铝制小板中的传播速度。
必须考虑 [ 6 ] 。由于08AL铝制小板属于优质碳素结 2.1 声发射波速测量
构钢, 声发射波在该材料内部传播过程中存在散射 采用与断铅试验 / 疲劳试验相同厚度的 08AL
和异常现象, 为了更接近实际情况, 采用两个试验来 铝制小板进行声发射波速试验。传感器的位置和断
, 和前置放大器
验证声发射源定位算法。 铅的位置如图2所示, 传感器S 1 S 2

1 线性源定位算法 的参数如表1 所示, AE 源是直径为0.5mm 的 HB

铅芯, 铅芯伸长量为2.5mm , 断铅时保证铅芯与试
声发射结构健康监测系统的一个重要优点是能 件表面夹角为30° , 断铅试验操作示意如图3所示。
够定位损伤源。基于声发射的结构健康监测技术可 通过声发射波速试验计算出传感器1到传感器2的
以实时定位损伤源, 而基于振动或超声等结构的健 声发射波传播时间t 。断铅试验示意如图 3 所示。
康监测技术则是在损伤发生后才进行检测的, 所以 通过声发射波速试验计算出传感器1到传感器2的
声发射技术在健康监测系统中发挥着重要作用。 声发射波传播时间 t , 测速试验装置结构框图如图4
线性震源定位有多种方法, 该研究过程应用了 所示。
时差法( TD )。线性震源定位技术的建模如图1 所 表1 声发射传感器和前置放大器参数

, 分别为
示, 其中声发射源由S 0 表示。同理, S 1 S 2 参数 数值
, 分别为声发射源传播
AE 传感器1 , 传感器2 ; t 1t 2 AE传感器型号 PAC-R15
到传感器1和传感器2的时间。 工作频率 / kHz 50~400
共振频率 / kHz 75
采样频率 / MHz 1
前置放大器增益 / dB 60

图2 传感器位置( S 1 S 2 和断铅点( S 0 位置示意
)
, )
图1 线性震源定位技术的建模
之间的距
, 分别为两个传感器S 1
l , l 1l 0 和S 2
离, 声发射源到传感器1的轴向距离和声发射源到
两个传感器中点的轴向距离。 TD 算法的数学关系
式为
1
l 0= Δt · v ( 1 )
2
图3 断铅试验操作示意
1
l 1= ( l-Δt · v ) ( 2 )
2
式中: Δ t 为声波到达传感器 1 和传感器 2 的时间
差; v 为测得的声发射波速, 可用式( 3 ) 表示。
v= d / t ( 3 )
式中: d , t 分别为声发射波的传播距离和传播时间。

2 试验方法
图4 声发射波速测量试验装置结构框图
为了对08AL铝制小板声发射源定位技术进行 2.2 断铅试验
表征, 进行了两种主要类型的试验。一种是铅芯断裂 断铅试验是在无噪声环境下对同一试样进行的
试验, 另一种是疲劳载荷下的实验室试验, 确定了声 疲劳试验。断铅试验的结果也被用于校准疲劳试验
4
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2021年 第43卷 第12期

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