聲發射檢測技術論文

　　聲發射檢測技術具有常規檢測技術不可替代的優勢，特別是在在役壓力容器檢驗檢測方面，下面是小編精心推薦的聲發射檢測技術論文，希望你能有所感觸!

　　聲發射檢測技術論文篇一

　　聲發射檢測技術的研究現狀及發展方向

　　【摘要】聲發射檢測技術具有常規檢測技術不可替代的優勢，特別是在在役壓力容器檢驗檢測方面，不停產情況下實時監控壓力容器的運行狀況，及作出剩余壽命的預測，本文介紹了生發射技術的發展過程及研究現狀，對推廣應用聲發射技術有重要意義。

　　【關鍵詞】油氣管線;缺陷;石油儲罐;聲發射

　　1.前言

　　石油儲罐的建設促進了我國經濟的快速發展，但同時也帶來潛在的危險。儲存介質具有高溫、高壓、高腐蝕性等特征，罐壁、罐底容易發生腐蝕、疲勞或由于潛在缺陷擴展破裂等損傷，當腐蝕達到一定程度，會造成泄漏和爆炸等嚴重事故，造成人民的生命財產的巨大損失，嚴重污染環境，破壞生態平衡妨礙國民經濟的可持續發展。在役石油儲罐的定期檢測是保證其安全運行的必要措施，許多事故隱患可以通過對在役石油儲罐的定期檢測來發現和消除。我勝利油田現有石油儲罐從幾百立方到數萬立方的大型儲罐大約共有幾千臺，為了保證人民的生命財產安全，及保護環境的必要性，對這些儲罐定期檢測尤為重要。現行的檢測方法是停止使用并清罐后，用無損檢測設備進行罐底檢測，可以避免一些腐蝕引起的泄漏事故，但檢測周期長、費用高。對于一些大罐，全部操作過程可能要超過30天。有些大罐本來沒有缺陷，進行上面的一系列操作后，嚴重影響了生產的正常運行，造成了很大的資金浪費。

　　2.國內外聲發射檢測技術研究現狀及發展趨勢

　　聲發射AE(Acoustic Emission)是指材料內部局部區域在外界(應力或溫度)的影響下，伴隨能量快速釋放而產生的瞬態彈性波現象，聲發射作為一種檢測技術起步于20世紀50年代的德國，20世紀60年代，該技術在美國原子能和宇航技術中迅速興起，并首次應用于玻璃鋼固體發動機殼體檢測;20世紀70年代，在日本、歐洲及我國相繼得到發展，但因當時的技術和經驗所限，僅獲得有限的應用;20世紀80年代，開始獲得較為正確的評價，引起許多發達國家的重視，在理論研究、實驗研究和工業應用方面做了大量的工作，取得了相當的進展。聲發射檢驗技術的基本原理是利用耦合在材料表面上的壓電陶瓷探頭將材料內聲發射源產生的彈性波轉變為電信號，然后用電子設備將電信號進行放大和處理，使之特性化，并予以顯示和記錄，從而獲得材料內聲發射源的特性參數，通過分析檢驗過程中聲發射儀器所得的各種參數，即可知道材料內部的缺陷情況。如果用多通道聲發射檢測系統，還可以確定聲發射源即缺陷的具體部位。

　　20世紀70年代初，Dunegan等人開展了現代聲發射儀器的研制，他們把試驗頻率提高到100kHz～1MHz，這是聲發射試驗技術的重大進展，現代聲發射儀器的研制成功，為聲發射技術從試驗室的材料研究階段走向在生產現場監視大型構件的結構完整性應用創造了條件。隨著現代聲發射儀器的出現，20世紀70年代和80年代初，人們從聲發射源機制、波的傳播和聲發射信號分析方面開展了廣泛和深入的系統研究。聲發射儀器的發展是和聲發射技術本身的發展同步進行的，也分為幾個階段：

　　(1)單通道(或雙通道型)聲發射儀的產生，20世紀60年代末，產生了第一臺單通道型聲發射儀器，這種聲發射系統只有一個信號通道，功能單一，采用模擬電路，多為測量計數或能量類簡單參數，只用于實驗室試樣的粗略聲發射檢測。

　　(2)第一代多通道聲發射儀器出現在20世紀70年代，它把形成各種AE特征量輸出的多通道硬件模塊插在一個容納箱內，通過內部總線與當時流行的一臺標準小型計算機相連。

　　(3)20世紀80年代初，出現的第二代多通道聲發射系統把數據采集功能和顯示、存儲及計算功能相分離，由前端處理器獨立完成，并利用標準總線(如IEEE488)和直接存儲器存取(DMA)，加快數據的存儲和處理速度，在實時顯示方面也有一些改進。

　　(4)第三代多通道聲發射系統起始于80年代末，采用了分布式并行處理技術，在各單元間配置有效的通訊途徑以實現快速信息傳遞和緩沖，避免因通道接口的瓶頸效應而造成數據的死鎖和丟失，AE數據處理能力可達每秒幾千Hit以上。

　　(5)20世紀90年代，聲發射檢測系統進入了全數字式的第4代，全數字化AE檢測系統在系統結構和軟件配置上保留了第三代產品的優點，放大后的AE信號不必再經過一系列的模擬、數字電路才形成數字特征量，而是直接進行高速A/D轉換，提取相應特征量。我國在聲發射儀器的研制和生產上起步并不算太晚，已研制和生產了各種雙通道、4通道、8通道和更多通道(32通道)的聲發射，基本上屬于模擬聲發射儀器的范疇。國外在全數字式聲發射儀的研制上發展很快，典型代表是美國PAC公司的Mistras2001，德國Vallen公司的AMSY4和美國數字波形公司(DWC)的F-4000聲發射檢測儀等，其聲發射特征量全由數字信號提供，即聲發射傳感器的模擬信號在到達各種處理器之前首先被數(458中北大學學報(自然科學版)2006年第5期)字化，由于全部信號處理是對離散信號完成的，系統有很高的信噪比和很寬的動態范圍。

　　目前，國內外的聲發射檢測技術研究主要有以下四個方面：

　　(1)理論研究方面，聲發射傳播理論、波形分析、聲發射傳感器的校正理論研究使得聲發射技術應用范圍不斷擴大。

　　(2)聲發射信號處理方面(尤其是數字信號處理技術)的研究，對聲發射源性質、信號的傳播特性等的認識的不斷研究，以提高聲發射技術檢測結果的可靠性和重復性。聲發射信號處理技術的發展同聲發射技術的發展，特別是同聲發射采集系統的發展及現代信號處理技術的發展息息相關。

　　(3)計算機技術、集成電路、人工神經網絡等及模式識別技術的進一步研究，相關尖端技術在聲發射中得到了廣泛的應用，加之日益擴大的應用領域對聲發射技術的發展提出了新的要求等，促進了聲發射技術穩步高速發展。

　　(4)聲發射儀器的發展，處理信息更快、更穩定可靠的聲發射儀器以及配套軟件系統的研制，將為聲發射技術應用領域應用范圍進一步增大，以及提高在生產現場監視大型構件的結構完整性應用創造條件。 　　3.我國的AE技術存在問題及發展方向

　　目前，我國的AE技術取得了很大進展，但與歐美等工業發達國家相比，在很多方面還有差距，主要需要解決的問題及聲發射技術發展方向包括：

　　(1)在儀器開發方面

　　在儀器開發方面，應進一步完善和提高現有機型的功能和可靠性，開發適用于各種工程檢測聲發射信號數據分析與處理軟件包，尤其是適用于埋地管道和油罐底部泄漏檢測的商品化儀器和軟件。

　　(2)在傳感器制造方面

　　在傳感器制造方面，應進一步完善和提高現有共振型傳感器的制造水平，開發低頻和高溫傳感器，并形成商品銷售。

　　(3)進一步拓展聲發射檢測技術的應用領域

　　應進一步拓展聲發射檢測技術的應用領域，重點開展橋梁、建筑、埋地管道和大型常壓油罐的聲發射檢測技術的研究和應用。

　　(4)進一步開展聲發射信號處理分析技術和神經網絡模式識別的研究

　　應進一步開展聲發射信號處理分析技術和神經網絡模式識別的研究，提高壓力容器、壓力管道和各種大型機械裝備的在線檢測應用水平。

　　(5)聲發射檢測設備整體框架結構設計與研究

　　掌握聲發射傳播理論、聲發射傳感器的校正理論、信號采集理論、波形分析理論，以優化聲發射檢測設備的功能流程，優化功能模塊之間信息流的高效傳遞，提高聲信號采集、處理與分析的速度，調研勝利油田儲罐運行的特點，形成一套適合勝利油田聲發射聲發射檢測的理論體系。開發一套自動化、集成化和智能化程度更高，體積和重量更小的新一代數字化多通道聲發射檢測分析系統，使其能進行聲發射參數實時測量和聲發射源定位外，還可直接進行聲發射波形的觀察、顯示、記錄和頻譜分析，以大大提高聲發射源的定位功能和缺陷的檢出準確率。

　　(6)聲信號采集系統設計與研究

　　聲發射檢測的主要目的之一是識別產生聲發射源的部位和性質，而聲發射信號的成功采集是該技術得以實現的重要前提，應用基于大規模可編程集成電路技術、嵌入式系統開發技術設計數字化多通道聲信號采集系統，根據各種聲源產生的機理差異，信號發出的強弱、幅度以及頻率差異，優化多路信號采集系統功能流程，優化多路信號采集算法，使得各路聲源信號快速、不失真被采集到存儲器件中，供計算機處理分析。

　　參考文獻

　　[1]焦敬品，何存富，等.管道聲發射泄漏檢測技術研究進展[J].

　　[2]楊瑞峰，馬鐵華.聲發射技術研究及應用進展[J].中北大學學報，2006，05.

　　作者簡介：趙洪波(1979―)，男，山東東營人，現供職于中國石化集團勝利石油管理局海上石油工程技術檢驗中心，主要研究方向：土木工程計算機輔助CAE技術。

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