固体材料在发生不可逆变化时发出的声波称为声发射(acoustic emission, AE)。例如,当焊接过程中形成裂缝,或在压力容器、桥梁等混凝土结构中形成裂缝时,就会出现这种情况。
在材料无损检测中,声发射通常发生在20 kHz~1 MHz之间。与传统的超声波测试不同,声发射传感器是用于监测材料在失效或受应力时所产生的振动波,而非测量材料对外部产生的振动波的响应。
声发射传感器用于监测裂纹的萌生过程。声发射传感器包括一个被调制到特定的频率范围的压电元件,具有非常高的灵敏度,它负责将弹性波引起的表面运动转换为电信号。由于不能进行数据平均,其灵敏度要高于PSV。
到目前为止,声发射传感器主要是记录材料发生变化时产生的声波。然而,声波产生的确切位置几乎无法确定,因此也很难确定材料破坏或应力位置。
在当前研究中,弗莱堡工业大学不仅致力于用AE传感器探测声波,而且整努力研究如何找出声波的起始位置。
如上图所示,将压电激振器(Source处)装到金属板上,发出类似于金属腐蚀时产生的Lamb波。压电激振器被用作声发射信号,因为金属腐蚀或其它材料失效所产生的声发射信号无法被PSV系统直接检测。Lamb波源与声发射传感器之间的距离可以通过检测对称的S0波与不对称的A0波之间的传播时间差来确定。
然而,在现实中,声发射传感器(AE Sensor)与声发射源(Source)间的计算距离与真实距离存在偏差。我们使用PSV-500来寻找偏差产生的根源。PSV记录声发射传感器周围的波传播,如下图所示。
PSV测试结果表明,由于金属板边缘的反射波及由此产生的波的干涉,会导致A0和S0的振幅要大于实际值。
通过将波反射纳入扩展方程,最终确定兰姆波源的位置。