聲發(fā)射技術在飛機研制和生產中的應用

聲發(fā)射概念
聲發(fā)射 ACOUSTIC EMISSION簡稱AE 是一種應用日趨廣泛的現(xiàn)代無損檢測和結構 材料研究的新技術 它的原理是 受力構件的材料內部在損傷缺陷萌生 擴展過程中會釋放塑性應變能 應變能以應力波形式向外傳播擴展 這種現(xiàn)象即稱聲發(fā)射現(xiàn)象 聲發(fā)射技術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 即像醫(yī)生用聽診器對人體聽聲來診病一樣 通過 聽 材料內部故障聲音 聲發(fā)射 來對構件診斷和研究

聲發(fā)射技術產生于50年代 起因于由德國科學家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件或材料的內部裂紋及缺陷等擴展的動態(tài)信息 所以這種技術從誕生的一開始便引起人們的極大興趣和關注，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 以及計算機技術和信號處理技術發(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)射技術一直處于實驗室研究階段而很難應用于實際現(xiàn)場 70年代由于人們發(fā)現(xiàn)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 進而采用高頻諧振傳感器以及先進的信號處理技術大大排除了可聽音范圍內的環(huán)境噪聲干擾 使聲發(fā)射技術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和現(xiàn)代信號處理等手段進入聲發(fā)射研究領域 使聲發(fā)射技術的應用領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)射技術在許多領域的突破和成功 使得AE技術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 研究與制造部門已成為一種必不可少的技術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)射技術的特點和技術優(yōu)勢
作為一項新的無損檢測技術 它最能直接反映材料內部缺陷 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 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技術通過安在構件表面一定數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件內任何位置的裂紋和缺陷 并由聲發(fā)射技術的基本功能之一──時差定位技術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)射信號的產生 如果傳感器和儀器設置較好 它可以發(fā)現(xiàn)非常小的裂紋萌生和擴展過程。