声发射传感器校准方法的研究

摘要

声发射检测在压力容器等大型结构件的状态监测中具有广泛的应用，压电型声发射换能器是声发射检测的重要部件，其灵敏度的准确校准是实现声发射定量技术的前提。
　　 本文针对我国声发射传感器存在无法溯源的问题，从声发射技术中存在的不同模式声波出发，分别建立了表面波互易校准系统、纵波互易校准系统和基于脉冲的表面波比较法校准系统以及面对面法简易校准装置。
　　 首先，在回顾目前声发射传感器校准方法和已有标准的基础上，阐述了互易法校准的原理以及推导了表面波和纵波的互易常数，建立了表面波互易校准系统和纵波互易自动校准系统，在100kHz-1MHz范围校准不确定度为12％(k=2)。所建系统实现了声发射传感器表面波和纵波的绝对校准。
　　 其次，对比了不同规格的毛细玻璃管、不同规格的铅笔芯以及利用换能器的逆压电效应作为模拟声源的声发射信号时域特征和频谱特征。依据ISO12714建立的二级校准装置，即表面脉冲法的比较法校准系统，其模拟声源的重复性能够保证在2％以内，比较法校准系统的不确定度为16％(k=2)。所建立的比较法系统为声发射传感器的表面波灵敏度校准提供了便捷的量传手段。
　　 另外，建立了面对面校准装置，该装置适用于声发射传感器的简易校准，其校准不确定度为15％(k=2)，面对面法校准装置为工业现场的声发射传感器灵敏度测试提供有效的技术手段。
　　 声发射传感器校准技术中，参考传感器的选择尤其重要。参考电容传感器和利用激光多普勒原理测量单点振动位移或者振动速度的方法为本课题后续的研究方向。

目录

文摘

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声明

第一章绪论

1.1课题背景

1.2 AE技术与AE传感器

1.2.1 AE技术

1.2.2声发射传感器

1.3 AE传感器校准的研究现状

1.4我国AE换能器校准研究进展

第二章 AE传感器灵敏度的影响因素

2.1 AE传感器种类

2.2 AE传感器结构

2.3 AE传感器的孔径效应与负载效应

第三章AE传感器校准方法与系统

3.1声发射中的声波模式

3.2互易法校准

3.2.1互易校准原理

3.2.2表面波互易常数

3.2.3纵波互易常数

3.2.4影响因素

3.3表面波灵敏度校准系统

3.3.1表面波互易校准系统

3.3.2表面波比较法校准系统

3.3.3传感器和声源的距离选择

3.4纵波灵敏度校准系统

3.5压力灵敏度和连续波校准

3.6 AE校准的程序控制

3.7 AE信号的发射与接收

3.8本章小结

第四章AE传感器的灵敏度校准

4.1引言

4.2表面波互易校准

4.2.1表面波互易校准结果

4.2.2表面波互易的不确定度评定

4.3基于脉冲声源与参考传感器的比较法校准

4.3.1脉冲声源

4.3.2参考传感器

4.3.3基于脉冲声源的比较法校准

4.3.4不确定度评定

4.4纵波互易校准

4.5压力场灵敏度校准

第五章总结与展望

5.1全文总结

5.2今后工作展望

参考文献

致 谢

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