声发射信号

摘要： 为利用声发射信号对风电机组的叶片(下文简称“风电叶片”)的缺陷位置进行定位,并分析信号的衰减特性,以由玻璃纤维-环氧树脂复合材料为主要材料制作的风电叶片为研究对象,通过ANSYS软件中的LS-DYNA模块仿真研究了声发射信号在该复合材料中的传播速度、规律及衰减特性。研究结果表明:声发射信号的传播方向与该复合材料中的玻璃纤维方向之间的夹角越大,声发射信号的传播速度越慢;通过对声发射源进行线定位和面定位后发现,2种定位方式的误差均在5%以内;声发射信号在玻璃纤维-环氧树脂复合材料中具有明显的衰减特性,且随着声发射信号传播距离的增大,衰减程度越来越小。本研究可为风电叶片中声发射传感器的安装位置提供一定的理论依据。

摘要： 现有对煤样破坏特征的研究存在力学参数测试较单一、应力加载方向局限性较大等问题,在反演真实地质情况下数值模拟效果存在偏差,并且对煤岩动力灾害和冲击倾向性判定是基于现场实验进行的宏观研究,对于真三轴不同卸荷应力路径下煤样的破坏特性机理研究较少。针对上述问题,以陕西彬长胡家河煤矿工程地质为研究背景,利用高频振动采集及孔内成像三轴动静载实验系统设计了3种不同卸荷应力路径下煤样真三轴实验,对煤样破坏特征、峰值强度特性、声发射响应特征和分形规律进行研究。结果表明:①3种不同卸荷应力路径下煤样破坏模式均为拉-剪复合破坏,煤样宏观裂纹的起裂破坏大多发生在强度相对较低的煤样中;各煤样均为轴向应力不断增加,各水平应力在逐渐降低的过程中为煤样提供了拉应力,导致不同卸荷应力路径下煤样各表面破坏形态显著不同。②3种不同卸荷应力路径下,峰值破坏阶段的应力存在明显差异,标准差达4.35 MPa,占峰值强度平均值的29.25%,当应力载荷超出3种应力路径峰值强度平均值14.87 MPa时,煤样均发生破坏。③在高静载作用下,煤样初始受载后孔隙压密,内部结构较均匀,无裂隙扩展使得在初始阶段损伤变量为0;在损伤稳定发展阶段,煤样内部孔隙达到极限状态发生破裂形成微裂隙,损伤变量为0.04~0.17;在加载过程中微裂隙迅速发育、扩展并汇集成裂隙网,煤样出现宏观破坏,煤样承载能力迅速下降,在损伤加速发展阶段损伤变量呈先急剧增加后平稳的趋势,最大损伤变量达1.0。当煤样受力失稳发生拉-剪破坏后,声发射能量出现突增现象;当声发射能量与损伤变量曲线交汇时煤样开始破裂,声发射能量与煤样破坏具有良好的耦合性。④在不同卸荷应力路径下,煤样分形维数越大,破碎程度越高。

摘要： 针对采用振动对法兰螺栓进行动态激励时采集的声发射信号难以对螺栓连接状态进行精确识别的问题,提出了一种基于注意力网络的信号识别分类方法;采用分段聚合近似和格拉姆角场将声发射信号编码为二维图像,用图像代替一维信号作为诊断依据;为提高对图像的特征提取识别能力,引入注意力机制到残差神经网络中,设计了分组卷积诊断模型,实现了法兰螺栓连接状态的高精度识别。对比所选多种方法的试验结果表明,该方法可以有效地识别螺栓的连接状态,具有较强的细节特征提取能力和泛化性能。

摘要： 针对切入式磨削数控机床的在线监测需求,根据声发射信号强度与磨削力的关系以及传统磨削力理论模型,建立了基于AE信号的切入式磨削均方根曲线理论模型。开展了基于AE信号的磨削工艺试验,分析了不同工装方式、不同加工位置、不同工件材质等磨削重要因素对磨削过程中AE信号的影响规律。对AE信号均方根曲线理论模型进行了试验验证。试验结果表明,所建立的基于AE信号的切入式磨削曲线模型对磨削过程中的AE信号具有良好的预测精度。

摘要： 在精密加工中,刀具的破损状态是影响加工质量的关键性因素之一,本文针对加工过程中出现的刀具破损问题,提出了一种均方根值(RMS)的峰值比较检测方法,用于检测铣刀的破损状态,通过采集声发射(AE)信号的均方根值(RMS)作为特征参数,提取加工过程中的信号峰值,比较相邻峰值的变化程度,计算出刀具的完整率(IR值),判断铣刀的破损状态。通过在铣床上进行实验,验证了此方法的准确性与可行性。

摘要： 近年来,随着人工智能的发展与普及,深度学习算法以其高准确率和鲁棒性成为了目前分类识别技术的热门。传统的轴承故障诊断采用振动信号,对早期故障不敏感。由于传统的人工特征提取方法难以准确的表征滚动轴承状态,深度学习算法便逐渐应用于滚动轴承的故障诊断。因此采用滚动轴承的声发射信号并结合神经网络进行故障检测,以更好的对轴承运行中的早期故障进行识别,为此提出了一种基于一维卷积残差神经网络的轴承故障诊断模型,通过多层卷积叠加以提取出数据中更加关键重要的信息。该模型在诊断中能够自适应的从输入数据中学习出所需要的特征。模型采用categorical crossentropy交叉熵损失函数及Adam优化算法实现滚动轴承的故障诊断。在试验台上模拟了早期轴承内圈、外圈、滚动体、保持架故障等四种故障,并利用模型进行了故障的分析和诊断,研究结果表明文章提出的模型对故障的声发射信号拥有良好的识别能力。

摘要： 搅拌摩擦焊(friction stir welding,FSW)是一个多物理场耦合过程,焊接过程中声发射信号与焊接缺陷具有关联性.基于声发射检测与多特征融合研究FSW缺陷监测方法,实时检测固态介质中的声发射信号,利用短时傅里叶变换、小波变换、梅尔频谱对声发射信号进行分析,确定焊接缺陷与声发射信号之间的相关性,最后通过concat融合方法构建多特征向量.结果表明,FSW在预制缺陷处具有不同的声发射信号特征.短时傅里叶、小波变换的主要频段集中在20 kHz,出现缺陷时功率分别达到-40,0.8 dB以上,梅尔频谱的主要频段集中在3.5 kHz出现缺陷时功率达到-40 dB以上.应用多层神经网络分别建立基于单特征、多特征向量的焊接缺陷识别模型,多特征向量的焊接缺陷识别模型在数据集中的平均识别率达到97%,比基于单一特征缺陷识别模型提高18%.研究的多特征缺陷识别模型能更准确地对焊接状态进行识别与监测.

摘要： 为了建立压力管道泄漏声发射衰减定位模型,需要开展压力管道泄漏声发射试验研究。由于试验管道无法按1∶1比例采用核电站压力管道原型,有必要针对相同材质和加工工艺、不同壁厚和外径的金属管道,获取声发射信号在不同壁厚的金属管道中的传播特性规律及差异,揭示金属管道壁厚对声发射波传播衰减的影响。分别采用3种不同尺寸规格的金属管道作为试验对象,运用声发射探测技术获得声发射信号沿着不同壁厚的金属管壁传播的衰减规律,揭示了金属管道壁厚对声发射波传播的影响。结果表明,管道声发射信号的衰减特性随着管道壁厚的不同而变化,在薄壁管中声发射波在传播路径中会产生模式转换,即发生频散现象,各种模式的波相互叠加使信号幅度沿着传播路径未呈单调衰减趋势,用声发射信号的衰减特性做定位时须考虑这一点。

摘要： 聚焦超声消融肿瘤过程中的损伤实时监测是临床治疗面临的一个关键难题,双频聚焦超声不仅能提高治疗效率,且能在共焦区域激发出声信号,该声信号的幅值、频率等信息与焦域组织的机械和声学特性紧密相关。该文构建了一种双频聚焦超声治疗及组织损伤实时监测系统。该系统在聚焦超声辐照离体组织过程中,通过外部水听器接收双频激发的组织声发射信号,并通过上位机进行高速数据采集、数字滤波、时频处理等,分析声发射信号幅值与离体组织损伤之间的变化规律。实验研究结果表明:随着焦域组织损伤的形成,其弹性等声学特征发生改变,导致声发射信号幅值逐渐降低,表明声发射信号幅值的变化可较好地反映靶组织声学特征和结构的变化,从而实现聚焦超声治疗中靶组织损伤的实时监测。该文提出的监测方案相比传统超声影像监控更灵敏,有望为聚焦超声临床治疗中的组织损伤监控提供一种新的实时监测方案和手段。

摘要： 为解决大型回转支承转速低、背景噪声大、常规的声发射诊断方法难以适用的问题,提出一种基于灰度图和ResNet模型相结合的声发射信号处理方法。将声发射信号编码为二维灰度图像,并通过ResNet模型识别声发射信号编码得到的灰度图,通过训练模型实现对大型回转支承的故障诊断。对某型号大型回转支承进行试验,结果表明:以时序二维化后的灰度图作为故障诊断依据,可以显著提高回转支承的故障诊断准确率;相比于传统方法,所提方法泛化性能和鲁棒性能更好,可以很好地应用在实际工况中的大型回转支承故障诊断。

摘要： 为了实时监测聚乙烯(PE)拉伸失效破坏过程声发射信号,在5种不同拉伸速度下对PE材料进行恒速拉伸破坏实验,首先在时域下对拉伸破坏过程各阶段的声发射信号特征参数变化规律进行了分析,然后应用频谱分析方法对PE材料拉伸失效破坏过程声发射信号的频谱规律进行了研究.结果表明,PE材料在拉伸失效破坏过程中,弹性阶段不产生声发射信号,屈服阶段声发射信号主频范围为62～64kHz,颈缩阶段主频范围为110～130kHz,断裂阶段主频范围为20～30kHz,且这些主频范围不受拉伸速度大小的影响.最后在此基础上建立了基于声发射信号频谱分析的PE塑料失效前兆预测方法并进行了验证,验证结果表明基于声发射信号频谱分析的PE塑料失效前兆预测是可行的.

摘要： 利用小波变换的基本原理和方法,对Q235B碳素结构钢的均匀点腐蚀染噪声发射信号进行分析.通过计算小波分解后各级频带能量占整个信号能量的百分比,确定出主能量频带后,去除非主能量频带的噪声信号,提取金属腐蚀声发射信号的典型特征,为进一步利用声发射技术探测金属的腐蚀过程,奠定良好的基础.

摘要： 声发射作为一种有效的无损检测手段,已经被广泛应用于复合材料的损伤等研究中,比如损伤模式特征频率提取、声发射信号聚类以及损伤缺陷定位等.然而,对不同纤维编织方式下复合材料的声发射信号尚缺少研究.本文对三种不同纤维编织结构的玻璃纤维/环氧树脂复合材料试件进行拉伸-声发射实验研究,并采用小波变换和聚类分析的方法,研究了不同的纤维编织方式对复合材料损伤时的声发射信号的影响情况.

摘要： 针对精密下料中应力强度因子求解难的问题,研究了裂纹尖端发生塑性形变时声发射信号的振铃计数与应力强度因子之间的关系.用线弹性断裂力学对裂纹尖端发生小范围塑性变形时的体积进行建模分析,计算出在小范围塑性形变时应力强度因子与振铃计数的1/4m次方成正比.对预制不同长度裂纹的低碳钢试样进行了三点弯曲声发射监测试验,并通过试验数据对模型进行了修正.结果表明,在小范围塑性形变时,该模型求得的应力强度因子值与应力强度手册计算值之间的误差不超过8％,且重复性较好.该方法为工程实际应用中对含复杂裂纹且所需载荷不容易确定的裂纹强度检测与评估提供了一种新的研究思路.

摘要： 本文对复合材料容器水压试验过程声发射数据的特征进行初步探索.通过分析可见,容器检压过程中声发射信号表现出两个明显峰值,并随载荷增加声发射信号表现出收敛趋势;爆破过程中随载荷增加声发射信号表现出持续增加趋势直至容器破坏.

摘要： 本文以“佳丽14号”番茄为试材,通过番茄负水头灌溉盆栽试验,采集番茄盛果期茎秆不同部位(上部、中部、下部)的声发射信号,并对其时域波形图、波形特征参数和频谱特征参数的变化进行差异性分析.结果表明:番茄声发射信号的时域信号振幅和振幅变化持续时间随番茄茎秆自上部到下部呈先减小后增大的趋势,下部时域信号振幅最大为0.25V,持续时间最大为350μs;番茄茎秆自顶端到中部、根部,声发射信号波形特征参数呈逐渐上升的趋势,下部声发射活动最为活跃,其声发射计数、幅值、能量、上升时间、持续时间和峰值频率分别达到57.7、30.7dB、6.3、24.4μs、169.7μs、4.7kHz;番茄频谱特征参数分析表明,共振峰频率和功率谱特征参数随番茄茎秆自上部到下部呈先减小后增大的趋势,上部和下部共振峰频率相差较小,下部的主频能量、中心频率、加权功率谱频率、有限频带能量面积、功率谱面积和功率谱方差为最大值,共振峰幅值随番茄茎秆自上部到下部呈逐渐减小的趋势,上部幅值明显高于中部和下部.综合分析番茄不同部位时域波形图、声发射波形特征参数和频谱特征参数可知,番茄茎秆不同部位声发射信号差异显著,番茄茎秆下端的声发射活动最为强烈,可将番茄茎秆下部作为声发射信号采集的最佳位置.

摘要： 采用Vallen公司的ASMY-632通道声发射系统研究了声发射信号在履带起重机臂架中的衰减特征和定位特性,分析总结出能够准确定位缺陷的探头布置方案和数据分析方法.

摘要： 制作预应力混凝土模型试验梁(即PC梁),利用声发射装置记录其在3点弯曲荷载下整个破坏过程的声发射信号,并在研究了声发射振铃计数随时间变化关系的基础上,采用频谱分析对声发射全波形数据进行了分析和处理.以全波形声发射信号的振铃计数为依据,通过对时域和频城内信号的振幅、频率特征和构件破坏过程的比较,初步获得了模型试验梁破坏过程的声发射信号的参数特性,发现全波形声发射信号能够实时反映预应力钢筋混凝土梁破坏过程中的特征信息.

摘要： 为实现板材类结构实时、准确地冲击定位,本文提出了一种基于时间反转聚焦成像的冲击定位方法.通过对平面钢板结构和罐体表面曲面结构进行冲击定位的实验,利用声学的互异性原理和声发射信号的自适应聚焦特性,聚焦峰值成像,定位冲击源或声发射(AE)源.结果表明该方法对结构中冲击定位简易、有效,并且不需要材料各向异性介质的相关先验知识,大大提高了工作效率,适用于大型复杂结构的健康监测.

摘要： 旋转部件作为游乐设施的重要结构,在设备安装完成后很难拆卸.声发射技术用于旋转机械的状态监测和故障诊断的应用效果良好,本文介绍了游乐设施声发射状态监测与故障诊断的基本原理、监测要求及监测程序等,并展示了客运索道和旋转类游乐设施的声发射现场监测应用案例.研究结果显示声发射技术能够用于游乐设施的状态监测与故障诊断.

摘要： 本发明公开一种声发射传感器，该传感器包含：双包层光纤、分别光路连接在双包层光纤两端的单模输入光纤和单模输出光纤；双包层光纤外包覆有对声发射振动敏感的硅橡胶涂层，外界声发射振动使硅橡胶涂层发生形变，对双包层光纤的包层模引入动态相位变化，通过谐振滤波特性的探测，进行声发射参量的传感。本发明是一种全光纤结构，将双包层光纤和单模光纤可以直接利用常规的熔接设备进行熔接，具有结构紧凑、制造方法简单，使用方便的优点。

摘要： 本发明公开一种声发射传感器，该传感器包含：双包层光纤、分别光路连接在双包层光纤两端的单模输入光纤和单模输出光纤；双包层光纤外包覆有对声发射振动敏感的硅橡胶涂层，外界声发射振动使硅橡胶涂层发生形变，对双包层光纤的包层模引入动态相位变化，通过谐振滤波特性的探测，进行声发射参量的传感。本发明是一种全光纤结构，将双包层光纤和单模光纤可以直接利用常规的熔接设备进行熔接，具有结构紧凑、制造方法简单，使用方便的优点。

摘要： 本发明涉及一种利用声发射信号能量对声发射源进行定位的方法，属于力学传感器定位技术领域。其具体操作步骤为：①在被检测物上布置多个声发射传感器；②声发射传感器实时采集声发射信号能量；③利用声发射信号能量确定声发射源的位置坐标。本发明方法利用到弹性波衰减与传播距离的关系，直接对声发射源位置进行定位，整个计算过程中不需要测量波速，因而避免了弹性波波速测量的偏差对声发射源定位造成的影响。

摘要： 一种声发射检测技术中的声发射源信号反求方法及装置，属于声发射检测技术领域。本发明提供了一种声发射源信号反求方法以及所有的专用设备。该方法依据声波在介质中传播的可逆性，利用现有的全波形声发射检测仪和超声发射仪或全波形收发两用声发射仪器将接收到的声发射信号逆向求出声发射源信号，与目前常用的声源信号估计方法相比具有更高的准确度。这对声发射检测技术中判断声发射源的信号特征，从而评估声发射源本身的特征具有重要意义。

摘要： 电源信号分离器、声发射信号采集分离系统及方法，电源信号分离器包括电绝缘壳体，稳压模块，电池模块和多通道信号分离芯片板，壳体上设有多对前放电源端口和信号输出端口，以及充/供电接口及开关；充/供电接口、电池模块通过同一供电线路电连接多通道信号分离芯片板上的电源接入点，所述供电线路中设有控制电路启闭的开关及将多通道信号分离芯片板输入电压稳定在设定范围内的稳压模块；多通道信号分离芯片板上并列设置多组相互独立的电源信号分离电路，电源信号分离电路之间电隔离。本发明能够在一个电源信号分离器同时实现多路电源信号的分离，便于携带，占用空间小；使用时不受使用区域范围限制；制作工艺简单，接线方便，功能多样。

摘要： 本发明涉及从管道泄漏声发射信号中提取有效信号的方法和装置。该方法包括判断各管道上各探头的RMS是否超过设定的RMS阈值；当有至少一个探头的RMS超过RMS阈值时，获取至少一个探头所在管道上各探头的RMS，并将同一管道每三个相邻探头的RMS分为一组；判断各组中最大RMS是否超过设定的RMS阈值，当超过RMS阈值时，判断对应组中最大RMS的探头是否满足预设规则；当满足预设规则时，根据该组中最大RMS、次大RMS和最大RMS的探头与次大RMS的探头间距，计算泄漏率和泄漏位置；判断算出的泄漏率是否大于设定的泄漏率阈值，当大于泄漏率阈值时，报警并输出泄漏位置。确保泄漏率和泄漏位置计算所需声发射信号有效。

摘要： 本发明涉及一种利用声发射信号能量对声发射源进行定位的方法，属于力学传感器定位技术领域。其具体操作步骤为：①在被检测物上布置多个声发射传感器；②声发射传感器实时采集声发射信号能量；③利用声发射信号能量确定声发射源的位置坐标。本发明方法利用到弹性波衰减与传播距离的关系，直接对声发射源位置进行定位，整个计算过程中不需要测量波速，因而避免了弹性波波速测量的偏差对声发射源定位造成的影响。

摘要： 一种声发射检测技术中的声发射源信号反求方法及装置，属于声发射检测技术领域。本发明提供了一种声发射源信号反求方法以及所有的专用设备。该方法依据声波在介质中传播的可逆性，利用现有的全波形声发射检测仪和超声发射仪或全波形收发两用声发射仪器将接收到的声发射信号逆向求出声发射源信号，与目前常用的声源信号估计方法相比具有更高的准确度。这对声发射检测技术中判断声发射源的信号特征，从而评估声发射源本身的特征具有重要意义。

摘要： 电源信号分离器、声发射信号采集分离系统及方法，电源信号分离器包括电绝缘壳体，稳压模块，电池模块和多通道信号分离芯片板，壳体上设有多对前放电源端口和信号输出端口，以及充/供电接口及开关；充/供电接口、电池模块通过同一供电线路电连接多通道信号分离芯片板上的电源接入点，所述供电线路中设有控制电路启闭的开关及将多通道信号分离芯片板输入电压稳定在设定范围内的稳压模块；多通道信号分离芯片板上并列设置多组相互独立的电源信号分离电路，电源信号分离电路之间电隔离。本发明能够在一个电源信号分离器同时实现多路电源信号的分离，便于携带，占用空间小；使用时不受使用区域范围限制；制作工艺简单，接线方便，功能多样。

摘要： 本发明涉及从管道泄漏声发射信号中提取有效信号的方法和装置。该方法包括判断各管道上各探头的RMS是否超过设定的RMS阈值；当有至少一个探头的RMS超过RMS阈值时，获取至少一个探头所在管道上各探头的RMS，并将同一管道每三个相邻探头的RMS分为一组；判断各组中最大RMS是否超过设定的RMS阈值，当超过RMS阈值时，判断对应组中最大RMS的探头是否满足预设规则；当满足预设规则时，根据该组中最大RMS、次大RMS和最大RMS的探头与次大RMS的探头间距，计算泄漏率和泄漏位置；判断算出的泄漏率是否大于设定的泄漏率阈值，当大于泄漏率阈值时，报警并输出泄漏位置。确保泄漏率和泄漏位置计算所需声发射信号有效。