聲發(fā)射檢測原理
從聲發(fā)射源產(chǎn)生的彈性波傳播到材料表面,引起可以用聲發(fā)射傳感器探測的表面位移,檢測儀器將材料的機(jī)械振動轉(zhuǎn)換為電信號,經(jīng)過放大、處理和記錄,固體材料中內(nèi)應(yīng)力的變化產(chǎn)生聲發(fā)射信號,在材料加工、處理和使用過程中很多因素能引起內(nèi)應(yīng)力的變化,如位錯、孿生、裂紋萌生與擴(kuò)展、斷裂、相變、磁疇運(yùn)動、熱脹冷縮、外加載荷等。
聲發(fā)射檢測的主要目的:
1、確定聲發(fā)射源的部位
2、分析聲發(fā)射源的性質(zhì)
3、確定聲發(fā)射發(fā)生的時間或載荷
4、評定聲發(fā)射源的嚴(yán)重性。
聲發(fā)射檢測過程可以歸納為:從聲發(fā)射源發(fā)出的信號經(jīng)介質(zhì)傳播后到達(dá)換能器,由換能器接收并輸出電信號,根據(jù)這些電信號處理分析對聲發(fā)射源做出正確的解釋。但是由于聲發(fā)射源機(jī)制本身的復(fù)雜性,以及聲發(fā)射波傳播過程中出現(xiàn)的復(fù)雜情況,使這一領(lǐng)域還有許多問題未解決。
聲發(fā)射的產(chǎn)生由于材料中局部區(qū)域快速卸載使彈性能得到釋放的結(jié)果。如果固體中所有的點(diǎn)在同一時間收到同一機(jī)械力作用,那么這個物體在時間和空間上將同時發(fā)生運(yùn)動變化,這個物體作為一個整體而運(yùn)動,這個過程就不會產(chǎn)生波的過程,只有在局部作用時,物體各部分有速度變化,才出現(xiàn)波的過程。聲發(fā)射源快速卸載的時間決定聲發(fā)射信號的頻譜,卸載時間越短,能量釋放速度越快,聲發(fā)射信號的頻譜擴(kuò)展的越高。能量釋放的速度取決于聲發(fā)射源的機(jī)制。理論計算表明,不同的材料和不同的聲源機(jī)構(gòu),聲發(fā)射信號的頻率分量可以從次聲頻擴(kuò)展到50兆赫的超聲頻。
對于無限大或半無限大的理想介質(zhì),當(dāng)產(chǎn)生局部變形時,不僅產(chǎn)生體積變形,而且產(chǎn)生剪切變形,因此,將激起兩種波,即縱波(壓縮波)和橫波(切變波)。他們以不同的速度在介質(zhì)中傳播。當(dāng)遇到不同界面時會產(chǎn)生反射和折射,任何一種波在界面反射時要產(chǎn)生波形變換,同時出現(xiàn)縱波和橫波,各自按照反射定律和折射定律反射和折射,另外,在固體表面還有沿表面?zhèn)鞑サ谋砻娌ā?br>(1) 壓縮波
在固體彈性介質(zhì)中壓縮變形以波形形式傳播,稱為彈性介質(zhì)中的壓縮波。由于質(zhì)點(diǎn)振動位移和波的傳播方向一致壓縮波即為縱波 。
(2) 切變波
在固體彈性介質(zhì)中剪切變形以波形形式傳播,稱為彈性介質(zhì)中的切變波。由于質(zhì)點(diǎn)振動位移和波的傳播方向垂直切變波即為橫波 。
(3) 表面波
在半無限大的固體物質(zhì)的平面狀或曲面狀界面上存在的界面波稱為表面波或瑞 利波。固體的表面波,其質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動是橢圓形的。若距表面的位置變深,振動振幅就迅速減少,在約一個波長深的位置上,質(zhì)點(diǎn)實(shí)際上處于靜止?fàn)顟B(tài),并不振動。
(4) 板波
如果固體物質(zhì)的尺寸進(jìn)一步受到限制而成為板狀,則當(dāng)板厚小到某一程度時,瑞利波就不會存在而只能產(chǎn)生各種類型的板波,板波中*主要的一種是蘭姆波,即當(dāng)板厚與波長相當(dāng)?shù)那闆r下產(chǎn)生的波。
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