文档介绍：声发射检测仪器系统
声发射仪器的功能和种类
,就是采用声发射仪器接收采集来自声发射源的声波信号即声发射信号,并对声发射信号进行分析显示达到检测出声发射源的目的。声发射源可以是裂纹开裂声信号/机械故障声信号/泄漏声信号等检测对象。
-1 声发射检测原理
。目前市场上和文献报道的声发射传感器绝大多数都是压电敏感材料的传感器,型号及对应的灵敏度频率特性还有尺寸是否防水等种类繁多。与传感器连接的放大器通常也称作前置放大器,其作用是将传感器输出的微弱驱动能力的声发射电信号放大或驱动能力提高成为能被数据采集系统接收的声发射电信号。,前置放大器可以有内置于数据采集系统如无线信号采集模块/手持信号采集声发射系统等和外置于数据采集系统两种形式。图
,包括笔记本电脑和台式机。
,也是决定声发射仪器主要功能性能的部分。声发射仪器也主要按声发射仪器中的数据采集处理系统的结构和内容来进行分类。
按数据采集系统类型来分类声发射仪器主要有如下几种分类:
1. 有线还是无线声发射仪(数据采集系统);
2. 单通道还是多通道声发射仪(数据采集系统,多通道通常8通道以上。);
3. 数字声发射仪器还是全波形声发射仪器,即声发射参数是数据采集系统硬件产生还是软件产生;
4. 专用还是通用声发射仪器,即专用于某个应用还是各领域都能通用的声发射仪器。
无线声发射仪器目前市场数量很小,其主要原因还是单位时间获得数据的数量/时差测量等技术指标不能达到大多数应用要求。大多数无线声发射仪器还在试验研发试用阶段,但由于其显而易见的不用拖拽长电缆无线优势以及无线数据采集技术的改进有可能不久的将来出现能满足大多数应用要求的无线声发射仪器而迅速成为主要的声发射仪器。
单通道声发射仪器技术上基本从属于多通道声发射仪器,特点是便携,电池供电,经常成为用于阀门泄漏等专用应用的专用声发射仪器。
数字声发射仪器还是全波形声发射仪器,即声发射参数是数据采集系统硬件产生还是软件产生。硬件产生与软件产生声发射参数有何不同?唯一的不同在于硬件产生声发射参数可以数千数万倍于软件产生声发射参数不丢失时间段的数据,即如假设某时间段有海量N个按时间段均匀分布的声发射信号,如硬件产生声发射参数会漏检 34
5个声发射信号则软件产生声发射信号会漏检5千或5万个声发射信号。之所以有如此大的差异是因为目前的普通计算机与数据采集外设系统的数据通过率不能满足声发射信号大数据量波形数据不丢失传输。例如,
最大采样速度为10M,采样精度16位,通道数8,则波形数据量为10M × 2 × 8=160MB/s,远远大于目前计算机与外设之间的理论数据通过率,(480Mbps),PCI为132MB/s,因此会导致大量数据丢失。实际数据通过率更是远小于理论数据通过率,,PCI为30MB/s,对上例情况10M16位8通道波形数据通过率仅为25%()%(PCI)。但很多声发射应用要求不允许任一时间段的信号丢失,例如裂纹开裂瞬间信号丢失就是漏检等。这也是为什么目前主要声发射仪器厂商都要在数据采集单元对大数据量波形数据进行连续实时信号处理提取转换成为小数据量的声发射参数数据后再传送到计算机,保证任何时间段信号不丢失或少丢失。
-2显示波形数据产生参数的原理和数据量减少的效果。原理是将的数字波形信号转换成波形包络,再进而用幅度、持续时间、上升时间,到达时间等声发射参数来表述这个包络。一个声发射信号(如铅笔芯折断信号)往往可以有10万个点数值的离散声发射数字波形数据(假设信号长度即图中持续时间为10ms,采样速度10MPS),转换成声发射参数(图中的幅度、上升时间等)可以只有10个点数值(1个包络,假设用10个声发射参数来表述这个包络),数据压缩1万倍。目前市场上绝大多数声发射仪器都是数字声发射仪器。
上升时间
-2 波形-包络-参数
数字声发射仪由于需要实时硬件产生声发射参数,只能专门研发具有实时硬件信号复杂处理的专用数据采集系统,不能使用通用数据采集系统。相对于通用数据采集系统,数字声发射仪的专用数据采集系统市场规模要小成百上千甚至多少万倍,而数字声发射仪的研发成本由于要增加研发实时硬件高速信号复杂处理内容要远高于通用数据采集系统,这些都导致数字声发射仪的专用数据采集系统的价格远高于通用数据采集系统。
全波形声发射仪是采用