声发射技术及其应用
闫素珍 刘满仓
（西安理工大学 理学院 ，陕西 西安 710048）
声发射（Acoustic Emission）简称 AE,是指材料内部局部区域在外界（应力或温度）的影响下，伴随能量快速释放而产生的瞬态弹性波现象。
AE 的频率范围从次声（频率低于20Hz）、可听声（20Hz=20KHz）、直至几十MHz的超声波，其幅度（传感器输出电压），大约从几微伏到几百伏。AE 是自然界中一种常见的物理现象，如果在音频范围释放的应变能足够大，就可以听得见声鸣。木材折断、大多数金属材料发生塑性形变和断裂时都伴有声发射产生。但AE信号的强度一般都比较弱，人耳不能直接听见，需要借助敏感的声发射传感器和电子仪器才能检测出来。
AE技术是根据结果内部发出的应力波来判断内部损伤程度的一种新型动态无损检测方法。它可以在构件或材料的内部结构，缺陷或潜在缺陷处于运动变化的过程中进行检测。这正是它与X射线，超声波等常规无损检测方法的主要区别。
利用材料或构件受负载时所辐射的AE信号的能量、振幅、波长和频度（单位时间内发生AE的次数）等，可以研究他们的破坏过程和机理，判断材料或构件的抗断裂性能，使得AE技术成为研究断裂力学的一种重要手段。从无损检测的角度来看，AE技术有助于解决以下四个方面的问题：
1、构件或材料何时出现损伤
2、是什么性质的损伤
3、在什么地方出现损伤；
4、损伤的严重程度如何？
声发射检测系统主要由AE传感器，信号处理器及参数显示装置等组成。其检测过程可以归结为：从AE源发出的信号经介质传播后到达传感器；传感器接收到声发射信号后输出电信号。根据接收到的AE信号进行分析、处理、最后再显示出AE信号。根据接收到的AE信号就可以对AE源做出正确的解释。在AE检测中，传感器和前置放大器具有特殊重要的作用。因为它们的性能决定了整个AE检测系统的信噪比，动态范围及信号的可靠程序。
声发射作为一门新型技术和科学研究工作，是德国的科学家凯瑟（Kaiser）在1950年间开始进行的。他还发现了声发射现象的不可逆效应，也就凯瑟效应（Kaiser Effect）。对AE的科研工作虽然开始于德国，但大规模的研究还是自20世纪六十年代在美国开展的。AE技术在地震学方面的应用就是最早的例子之一。到1964年，美国通用动力公司把AE技术用于“北极星导弹”壳体的水压试验工作，这就标志着AE技术的应用进入了新的阶段。
