聲發(fā)射技術(shù)在飛機研制和生產(chǎn)中的應(yīng)用

聲發(fā)射技術(shù)在飛機研制和生產(chǎn)中的應(yīng)用

聲發(fā)射概念
聲發(fā)射 ACOUSTIC EMISSION簡稱AE 是一種應(yīng)用日趨廣泛的現(xiàn)代無損檢測和結(jié)構(gòu) 材料研究的新技術(shù) 它的原理是 受力構(gòu)件的材料內(nèi)部在損傷缺陷萌生 擴展過程中會釋放塑性應(yīng)變能 應(yīng)變能以應(yīng)力波形式向外傳播擴展 這種現(xiàn)象即稱聲發(fā)射現(xiàn)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(gòu)件表面形成一定數(shù)目的傳感器陳列 實時接受和采集來自于材料缺陷的聲發(fā)射信號 進而通過對這些聲發(fā)射信號的識別 判斷和分析等對材料損傷缺陷進行檢測研究和對構(gòu)件強度 損傷 壽命等分析和研究 形象地比喻講 這是一種
聽聲 技術(shù) 即像醫(yī)生用聽診器對人體聽聲來診病一樣 通過 聽 材料內(nèi)部故障聲音 聲發(fā)射 來對構(gòu)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(xiàn)并以其名字命名的KAISER現(xiàn)象 由于聲發(fā)射所表征的信號直接來自構(gòu)件或材料的內(nèi)部裂紋及缺陷等擴展的動態(tài)信息 所以這種技術(shù)從誕生的一開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(qū)分什么是來自于缺陷的聲發(fā)射信號和環(huán)境噪聲信號 使聲發(fā)射技術(shù)一直處于實驗室研究階段而很難應(yīng)用于實際現(xiàn)場 70年代由于人們發(fā)現(xiàn)了大部分構(gòu)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 進而采用高頻諧振傳感器以及先進的信號處理技術(shù)大大排除了可聽音范圍內(nèi)的環(huán)境噪聲干擾 使聲發(fā)射技術(shù)開始走出實驗室而進入現(xiàn)場實用階段。

從80年代開始 由于電子計算機技術(shù)和現(xiàn)代信號處理等手段進入聲發(fā)射研究領(lǐng)域 使聲發(fā)射技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域和研究對象越來越廣泛 并取得廣泛的成功 尤其進入90年代以后，由于80年代中期以來聲發(fā)射技術(shù)在許多領(lǐng)域的突破和成功 使得AE技術(shù)在無損檢測和材料研究等方面愈來愈發(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(shè)計 研究與制造部門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(shè)計 研制與結(jié)構(gòu)測試

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

其一 它是一種動態(tài)實時技術(shù) 即不像其它方法是在缺陷出現(xiàn)后的事后檢測中才能發(fā)現(xiàn) 而是實時發(fā)現(xiàn)和監(jiān)測裂紋 缺陷的萌生 發(fā)展和破壞過程。

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行檢測 靠缺陷的幾何大小和形狀來發(fā)現(xiàn) 對無法檢查或沒有檢查到的部位無法知道有無缺陷 而AE技術(shù)通過安在構(gòu)件表面一定數(shù)目的陣列傳感器能夠同時發(fā)現(xiàn)傳感器陣列所覆蓋的整體構(gòu)件內(nèi)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 嚴格來講 材料在裂紋萌生時的塑性鈍化階段就伴隨著聲發(fā)射信號的產(chǎn)生 如果傳感器和儀器設(shè)置較好 它可以發(fā)現(xiàn)非常小的裂紋萌生和擴展過程。