基于波形分析的声发射信号处理技术
耿荣生 ,沈功田1),刘时风2)
(北京航空工程技术研究中心 , 北京 100076)
摘 要 :论述基于波形分析的声发射信号处理技术的原理及面临困难, 介绍这一技术在声发基本理论研究和工程实践中的应用前景。
关键词 :声发射；波形分析；信号处理
中图分类号:TG115.28 文献标识码:A 文章编号:1000-6656(2002)06-0257-05
Abstract:The principle of awustic emission( AE)signal processing based on wavefom analysis andthe difficulties confronted were described. The future development of AE wavefom analysis in both theory and engineering appli cations was also reviewed.
Kevwords. Acoustic emission; Wavefom analysis;Signal pocessing
基于波形分析的声发射信号处理技术是指根据所记录信号的时域波形(及与此相关联的频谱和相关函数等)来获取有关声发射源信息的一种方法。由于声发射(AE)技术的一个最本质、最重要的问题就是根据AE信号来获得有关声源或材料损伤的信息，因此，早在声发射技术的发展初期，人们就意识到波形和频谱分析在识别声发射故障源及评价材料性能中的重要作用，并对此进行了大量研究也取得过某些成功[1]。由于AE传感器技术和仪器硬件技术的限制，早期的声发射仪器很少具备对AE信号进行瞬态波形捕捉和实时处理的能力,因此用得较为广泛并为大家所认可的一直是参数分析方法，它是基于谐振式AE传感器输出信号的参数来获取有关AE源的信息。常用参数有振铃数、能量、事件、事件率、撞击(或称波击)数、上升时间、脉冲持续时间和幅度分布等,其意义和获取方法在前几期的综述中已作了详细论述。目前确实已形成一套较为完整的参数分析技术,它能为我们解决大量工程实践问题，并且由于基于参数分析的仪器实时性总是较好，它在AE检测领域获得了最广泛的应用。
参数分析方法的最大缺点是有关AE源本质的信息往往被谐振式传感器自身的特点所掩盖或模糊掉，因为由这种谐振式传感器所获得的AE信号基本是一衰减的正弦波,由这样的波形得到的各种参数与真正的物理量(位移、速度、加速度等)之间缺少必然的联系并往往随所用传感器谐振频率和测试系统(放大倍数、阈值的不同)而变化，因此，实验结果的重复性还很差。此外，传统参数分析方法认为AE信号是以某一固定速度传播的假设也与实际情况有很大出入，这一方法在新型材料,特别是具有较强声各向异性的复合材料检测中受到严重挑战。同时，利用传统的参数分析方法来区分诸如复合材料基体破裂、纤维断裂和分层等缺陷总是十分困难,而利用波形分析技术却有可能比较容易地解决这一问题。因此,在声发射技术发展的历史上,研究人员始终没有放弃对声发射波形分析技术的探讨和研究。
