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SWAE声发射软件通用设置规则

发布时间:2020-09-01 17:05 阅读次数:

2.1  通用设置规则
通用设置也称基本参数设置,一般包括所用硬件参数、定时参数、采样规则、数据存储四部分,配合基本显示视图,就能够得到声发射数据,从而进行后续的研究分析等。对应声发射软件中为【硬件设置】、【撞击参数】、【波形采样】、【存储】四项。
步骤方法:依次点击按钮【硬件与采集】>>【采集设置】,弹出如下视图,前4项即为通用设置。

 

图2-1  基本参数设置

2.1.1硬件设置
此界面主要对SAEU3H声发射检测仪中采集卡进行参数设置。包含“前放增益”、“板卡量程”、“模拟滤波器”、“数字滤波器”、“前放电源”等。此参数设置的前提是声发射仪硬件被上位机正确识别。
2.1.1.1  硬件识别:在系统硬件正确连接后,电脑先进入操作系统,然后打开主机电源,在图2-1页面点击右下角【刷新硬件】,出现如下界面,代表声发射仪主机被电脑正确识别,空白界面则表示通讯异常。
说明:下图中左下角红色方框内“通道总数:20”,代表20个声发射通道被正确识别。

 

图2-2  声发射仪主机被电脑正确识别

2.1.1.2 名项释义与设置:点击左侧【硬件设置】出现如下界面,界面中所有含下拉菜单选项全部进行了展开

 

图2-3 硬件设置界面(全展开)

通道:【刷新硬件】后,所有被正确识别的通道,数字对应声发射仪机箱面板通道号;
前放增益:实际为计算增益,为保持信号的可追溯型,一般设置与实际使用的“前置放大器”增益相同,默认 40db 为常用增益,用户可根据实际情况输入增益值;
板卡量程:采集卡可接受最大单边幅值电压输入范围,默认10伏;根据应用需要选择,有“10Vp”、“5Vp”、“2Vp”、“1Vp”、“0.1Vp”五项供选。在声发射系统中,一般参考前置放大器输出电压最大值。如实际输入电压超过此设置值,信号将做削波处理;
模拟滤波器:固化在采集卡上的模拟电路,对模拟电压信号进行处理,可根据实际现场选择合适的滤波器组合,共由四个高通(高于则允许通过)滤波器:无效(0)/20KHz/100KHz/400KHz和四个低通(低于则允许通过)滤波器: 100KHz/400KHz/1.2MHz/无效(无穷大)组成,允许比基准频率低的信号通过的,叫做低通滤波器;不允许比基准频率低的信号通过,而允许比基准频率高的信号通过的,叫做高通滤波器。 “高通”一列设置的是频域下限,“低通”一列设置的是频域上限;频段的选择要和所用传感器频响和期望所得信号频段综合考虑。


 

图2-4 模拟滤波器类型示例

数字滤波器:对数字化之后的信号进行频率滤波,可根据实际情况选择是否启用。设置规则可参考“模拟滤波器”,“高通”一列设置的是频域下限,“低通”一列设置的是频域上限,当不启用“数字滤波器”时可设置数值:高通:0,低通2500;
前放电源:配合前置放大器的驱动电压,采集卡支持两种对外供电电压,分别为 28 V和 5 V直流供电,选择与使用前置放大器电压一致;设置为0V时, 为示波器模式,可直接连接第三方信号发生器。
2.1.2 撞击参数
此界面主要对与声发射参数提取相关设置进行介绍,包含“通道”、“参数门限”、“浮动门限”、“撞击定义时间”、“撞击闭锁时间”、“峰值定义时间”,后三项也称定时参数,设置的正确与否对基于声发射特征参数的分析方法至关重要。

 

图2-5 撞击参数设置界面

名项释义与设置:
通道:通道下默认的“√”选序号对应已被正确识别的通道号,对应机箱面板接口的硬件编号,选框内的“√”代表当前通道启用提取声发射参数的功能,取消则不生成参数;勾选后将生成后缀为.pra的文件。
参数门限:判定声发射参数数据开始被记录的电压水平,当通道处于待命状态,且电压水平超过设定值将触发记录,之后受定时参数控制。根据声发射系统应用环境设置,一般比噪声水平高数dB,设置范围为 1~100(整数)。一般来说40dB是工程常用门限;
浮动门限:适用于工况噪声环境复杂条件,一般设置0~6db浮动范围,多数现场不需启用该功能,即设置为“0”;启动后,当设定的“参数门限”比当前“ASL”持续低一段时间后,实际门限会增加“浮动门限”内的数值,更新后的门限值与原设定的固定的“参数门限”作动态比较,取二者最大值作为最终门限。
撞击定义时间:单位微妙(us),英文缩写HDT,设置范围为1~+∞(正整数),可在文本框内直接输入。指为正确确定一撞击信号的终点而设置的撞击信号等待时间间隔。当设定的HDT值大于相邻两个波包过门限时间间隔T时,两个波包将被划归为一个声发射撞击信号;如果设定的HDT值小于两个波包过门限时间间隔T,则这两个波包被划分为两个声发射撞击信号。对相同信号而言,HDT设置越大,提取的声发射参数越少,设置的越小,提取的声发射参数越多。


 

图2-6 撞击定义时间图示

撞击闭锁时间:单位微妙(us),英文缩写HLT,设置范围为1~+∞(正整数),可在文本框内直接输入。为避免接收到反射波或迟到波而设置的关闭测量电路的时间窗口,当前一个声发射事件结束后经过一个HDT时间后还有一段时间(HLT)的信号被忽略,这段窗口称为撞击锁闭时间,设置的数值受信号衰减、结构尺寸等影响。设置值过大,会导致后续声发射信号漏采,如下图,下一声发射信号t时间段已经过门限,但HLT尚未结束,t时段信号将不被采集。

 

图2-6 撞击闭锁时间图示

峰值定义时间:单位微妙(us),英文缩写PDT,设置范围为1~+∞(正整数),可在文本框内直接输入。为正确确定撞击信号的上升时间而设置的新最大峰值等待时间间隔。如将其选得过短,会把高速、低幅度前驱波误作为主波处理,一般取值为撞击定义时间(HDT)的20~50%;
便捷操作:


 

修改单列参数:首先对“通道1”完成设置,然后点击项目名称中所属列名称,例如“参数门限dB”,出现“设置当前列”弹出框,选中点击即可;
修改所有通道参数:首先对“通道1”完成设置,然后点击项目名称中的“通道”,出现“设置所有列”弹出框,选中点击即可;
2.1.3 波形采样
此界面主要与声发射波形有关,是后期基于声发射波形分析方法的基础,如FFT分析、小波分析、波形再次生成参数等。包含“通道”、“触发方式”、“同步方式”、“波形门限”、“采样速率”、“采样长度”、“采样模式”、“前后采长度”、“连续采集”等内容。


 

图2-7 波形采样设置界面(全展开)

名项释义与设置:
通道:通道下默认的“√”选序号对应已被正确识别的通道号,对应机箱面板接口的硬件编号,选框内的“√”代表当前通道启用波形采集记录功能,取消则不采集记录;勾选后将生成后缀为.aed的文件。

触发方式:双击【触发方式】列下面任一“门限触发”格,出现下拉窗口,包含:“门限触发”、“参数触发”、“外参触发”、“手动触发”、“开关量触发”五种方式;每个通道可独立设置。
对于非示波器模式或者全波形下的应用,选择门限触发和通道独立;对于要采集全波形功能或者当成示波器功能使用的场合,选择通道同步触发;
门限触发:一般适用于突发型声发射信号的采集,判定声发射波形数据开始被记录的电压水平,当通道处于待命状态,且电压水平超过设定值将触发记录,结束时间受“采样长度”控制。根据声发射系统应用环境设置,一般比噪声水平高数dB,设置范围为 1~100(整数)。一般来说40dB是工程常用门限;

外参触发:外参输入为触发信号控制波形采集,外参量程是±10V,采集到有效的外参并且波形高于设置的“波形门限”,对应的通道开始采集波形。此时该通道的【同步方式】应选择“通道独立”。
开关量触发:通过外部的高低电平输入控制波形采集。默认高电平触发。
同步方式:设置当前通道与其它通道的从属关系,双击【同步方式】列下面任一“通道独立”格,出现下拉窗口,包含:“通道独立”、“主通道”、“伺服通道”三项;默认为“通道独立”,需要结合“触发方式”类型进行选择。
通道独立:默认设置,与其它通道无从属关系,只受“触发方式”和“波形门限”控制,可与任一种触发方式配合使用。
主通道:可以理解为触发通道,可以设置1个或多个,当任一主通道接收到声发射信号,其余的伺服通道才能同步采集声发射信号。
伺服通道:从属于“主通道”,当主通道被触发,与主通道一并采集数据,均设置为“伺服通道”则不会采集数据。
波形门限:判定声发射波形数据开始被记录的电压水平,当通道处于待命状态,且电压水平超过设定值将触发记录。根据声发射系统应用环境设置,一般比噪声水平高数dB,设置范围为 1~100(整数)。一般来说40dB是工程常用门限;勾选 “连续采集”,可以将采集的“波形门限”设置为1。
采样速率:单位KHz,范围156~10000之间整数,数值代表当前通道在采集声发射信号过程中每秒可采集的最大点数,。设置值越大采集信号的精度越高,同时数据量也越大,一般建议设置为所关注频域上限的10倍左右。如设置为1000(单位KHz),代表每秒钟最多可采集1000K个点。

采样长度:单位为点数,是指单帧波形所能记录存储的长度。如设置4000即表示每一帧波形只存储前4000个点。该设置只对生成波形有效,不影响参数生成。
采样模式:双击【采样模式】列下面任一“正常采样”格,出现下拉窗口,包含:“正常采样”、“预采样”、“后采样”三项,默认为“正常采样。
正常采样:即过门限采集,数据始于声发射信号过门限时刻,止于采样长度。
预采样:在声发射信号越过门限之前进行一段数据的采集,此段的数据长度由后面的“前后采长度”一栏设置的数值决定,数据由“预采段数据”和“正常采样段数据”组成。
后采样:在声发射信号正式低于门限之后进行一段数据的采集,此段的数据长度由后面的“前后采长度”一栏设置的数值决定,数据由“正常采样段数据”和“后采样段数据”组成。
前后采长度:单位点数,只作用于“预采样”和“后采样”,如设置“预采样”模式与“前后采长度512”的组合即表示预采样数据512个点;以时间为单位计算,则为设置点数/采样速率,该设置只对生成波形有效,不影响参数生成。
连续采集:“√”选即生效,原始门限触发,门限只在触发首次触发有效,通道第一次被触发之后将连续采集波形数据,可以理解为全波形模式,受采样速率、波形门限(仅用于第一次触发)、同步方式影响。适用于需要采集超长波的场合,一般结合频谱研究或者波形再次生成参数功能使用。
  说明:需要考虑电脑通讯实际带宽、硬盘分区剩余空间与声发射数据量之间的关系。实际通讯带宽要远大于每秒波形数据量;硬盘分区剩余空间要不小于每秒波形数据量X采集时间(s),声发射每秒波形数据量=采样速率X2X所用通道数,单位MB。
配置组合列表:鉴于该界面各项目之间存在组合关系,列下表,仅供参考:


表2-1  波形采集项目组合列表

2.1.4 存储
此界面主要是与声发射数据存储的有关设置,声发射数据文件一般分两类:声发射参数数据(.pra)和声发射波形数据(.aed)。

2-11 数据存储界面

数据文件路径:需要用户事先建立目标文件夹,单击该按钮可选择数据文件存放的路径。
数据文件名:文本框中直接输入字母、数字、文字均可,但不能带有符号等特殊字符,如@、; ‘’《》> 等。
标签:数据生成时刻的时间标志,如“200220143359”代表该文件生成时间为“(20)20年2月20日14点33分59秒”,此时间源于电脑系统时间,不建议更改。
保存采样文件:“√”选则数据文件会存盘到电脑,否则数据不存盘。
采集前提示:仅用于提示是否保存数据,“√”选则每次点击【采集】按钮后均会提示“是否存储”。
采样文件最大存储量:设定该项可使数据文件达到指定容量后再采的数据以新的文件存放,设置范围为 1~4000(正整数,单位: MB),可直接在文本框中输入。
采样文件存储数目:设定该项可使数据文件数达到一定数量后不再保存数据(停在采集状态)或覆盖之前已存储的数据后继续存储,该值与“采样文件最大存储量”设定值的乘积不得超过文件存储硬盘分区可用容量的一半,设置范围为1~1000(正整数),可直接在文本框中输入。
自动存储设置:文件循环存储自动覆盖,“√” 选即启用,启用生效后,当达到“采样文件存储数目”后,软件会将之前已存储的同名文件依次覆盖写盘,只记录结束前相对时间的声发射数据。