模态声发射--声发射信号处理的得力工具
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:模态声发射是声发射信号处理技术的得力工具。介绍它在声发射源定位、复合材料损伤源识别、疲劳裂纹萌生和扩展的声发射监测以及日历损伤声发射评价等工程实践中的应用。
关键词:声发射检验；定位；疲劳裂纹；信号处理
中图分类号: TG115.28 文献标识码: A 文章编号: 1000-6656(2002)08 0341-05
MODAL ACOUSTIC EMISSION： A POWERFUL TOOL FOR ACOUSTIC EMISSION SIGNAL PROCESSING
GENG Rong-sheng SHEN Gong tian1）, LU Shi- feng2）
( Bei jing Aeronautical Technology Research Centre Beijing 100076 China)
Abstract: Detailed case studies have been made for the application of modal acoustic emission (MAE) in engineering fels such a acoustic emission(AE) source location, damage evaluation for composites identification of AE source produced by fatigue crack initiation and growth, and calendar damage monitoring and evaluation.
Keywords: Acoustic emission testing；Location; Fatigue crack； Signal processing
对于声发射(AE)检测而言，其最基本也是最重要的问题是确定AE源的位置和性质,从而能对材料或结构的损伤情况作出判断。参数分析技术在AE信号处理方面一直占主导地位,其主要原因是谐振式声发射传感器的高灵敏度及技术本身的简单、快捷和易于实现。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被模糊掉，因为由谐振式传感器所获得的AE信号基本是一衰减的正弦波。AE信号的这种外在相似性必然给源机制的识别和信号的处理带来困难。另外，AE信号是突发性瞬态信号,并具有非稳态随机信号的特征，参数分析的结果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，重复性一般很差。此外，传统的参数分析方法认为AE信号是以某一固定速度传播的假设,与实际情况有很大出入，它必然会带来定位误差。这些缺点都是参数分析方法所无法克服的,在很大程度上制约了AE技术的发展[1,2]。
模态声发射(MAE)究其本质是一种基于波形分析的AE信号处理技术[3,4]。虽然对研究对象作了大量简化处理且技术本身仍在完善之中，但由于着眼于将AE信号波形与AE的物理过程相联系，所以，它已表现出极强的生命力。MAE理论的基本点是，对于工程上大量使用的板状结构，由于板厚远小于声波波长,AE源在板中主要激励起扩展波(最低阶对称波So)、弯曲波(最低阶反对称波Ao)和水平切变(SH )波三种模式的声波。板平面内(IP)声源主要产生扩展波,而平面外(OOP)声源主要产生弯曲波,两种声源都有可能产生SH波,大量的非AE源或噪声没有这种特征。MAE技术本身要比参数分析复杂，但带来的结果却是使AE信号处理方法简单化。这种基于AE源物理机制的分析可极大地帮助我们区分AE信号和噪声信号，因而,在很多工程应用中，它可以是一种十分有效的AE信号处理方法。在此将结合--些工程实例说明模态声发射理论在AE信号处理中的应用。
