声发射信号处理和分析技术

介绍声发射技术发展简况，声发射信号处理面临的困难及目前所用的各种处理和分析方法。还介绍了声发射仪器的发展概况。     

小波变换在声发射检测中的应用

在综合描述声发射信号特点和小波变换基本原理的基础上，结合实例介绍同时在时域和频域具有局部分析能力的信号处理方法-小波变换在声发射信号的特征提取、时频分析和噪声去除等方面的应用。     

金刚石复合片(PDC)的火焰钎焊

金刚石复合片（PolycrystallineDiamondCompact）简称PDC，是由人造金刚石聚晶层和碳化钨硬质合金衬底在高温高压条件下一次合成的完成产品，是一种新型的超硬复合材料，它既有金刚石耐磨的特点，又有硬质合金抗冲击、韧性强的特点，因而广泛应用在钻探工具中。为了充分利用PDC的这些优点，金刚石复合片的钎焊已成为工程技术人员共同关心的课题。在目前状况下，一些单位已经采用了扩散焊、高频焊、摩擦焊以及火焰钎焊等几种方法，其中火焰钎焊是应用较为广泛的方法之一，该方法投资少，设备简单，易于操作，且适合于中、小批量的生产。…     

钢丝绳声发射信号传播特性分析

针对钢丝绳断丝缺陷的在役动态监测需要,提出采用COMSOL软件对钢丝绳的声发射检测信号传播特性进行研究。首先建立钢丝绳结构模型,然后模拟不同频率、不同位置的断丝声发射信号在结构中的传播过程,获得不同位置的信号位移场及能量变化,最后根据导波理论,采用模态特征曲线结合小波变换分析不同类型声发射源的特征频率与模态成分。结果表明:声发射信号传播过程中,对于不同频率和激发方向的声发射源,其主要模态成分和特征频率的差异较大,可根据不同位置的时频分析结果,结合理论频散曲线判别声发射源信号的主要模态特征,并确定结构中声发射源的不同振动方向与中心频率。该研究结果可为钢丝绳损伤声发射检测提供理论参考依据。     

声发射信号特征分析中的小波变换应用方法

对声发射信号进行分析与处理是目前获取声发射源信息的唯一有效途径,也是声发射技术发展的难点和瓶颈。针对声发射信号的特点,对小波变换用于声发射信号的特征分析问题进行了研究,总结出了适用于声发射信号的小波变换信号特征提取方法,并对未来小波变换在声发射领域的应用与研究方向进行了探讨。     

基于波形分析的声发射信号处理技术

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射基本理论研究和工程实践中的应用前景。     

基于小波变换的声发射模拟信号特性分析

小波变换作为一种新的信号处理方法,可对任一时刻、任一频段的声发射信号进行时频分析.通过基于Gaussian方程的Gabor小波及其Fourier变换,研究了Q235B钢板中三种声发射模拟信号的特点及三种信号的区分和识别.试验表明,基于小波变换的信号处理方法对于研究实际声发射信号的特点、声发射源的特征和定位以及传感器选择有一定的帮助.     

基于声发射信号的转子碰摩故障诊断方法

利用声发射信号的高频特性采集转子碰摩故障信息，采用小波分析技术把所得声发射信号分解在不同频带，对信号进行重构，从而消除背景噪声，并用小波包络谱分析方法识别故障信息。分析结果证明，基于声发射信号的小波包络分析可以检测出微弱的转子碰摩故障，是一种有效的早期故障诊断方法。     

基于声发射的铣刀破损信号特征的提取与优化

铣刀破损监测对实现加工自动化具有重要的意义.提出了基于小波变换的铣刀声发射破损特征提取与优化方法.首先,采用小波变换对铣刀声发射信号进行多分辨率分解,然后提取各频段子信号的能量比作为刀具破损监测的特征量.通过对正常切削、随机冲击和刀具破损这三类信号的比较分析,证明了该特征提取方法能够有效地反映刀具状态.最后,通过正交统计,分析了切削速度、进给速度和切削深度对特征量的影响,并对特征量进行优化.     

基于MFCC的碳纤维复合缠绕气瓶损伤声发射信号分析

针对碳纤维复合缠绕(CFPR)气瓶的损伤在线监测问题,对CFRP气瓶冲击损伤过程的声发射检测进行研究。以获取到的气瓶损伤声发射信号作为研究对象,通过梅尔倒谱系数(MFCC)特征提取方法,将原始信号转换为特征系数向量,将其参数值及变化趋势进行同步比较。试验结果表明,不同损伤类型梅尔倒谱系数的分布呈现出明显的规律性。该研究结果可为CFPR材料的声发射检测信号识别提供一些参考。     

基于信息熵的马氏体相变声发射信号分析

以信息熵理论为基础,针对马氏体相变过程声发射信号,利用基于频域分析的小波包能谱熵,得到相变过程声发射信号频率空间的能量分布信息。提取出不同类型信号的能谱熵特征值,并利用基于时域分析的吉布斯概率熵,以能谱熵特征值作为幅度谱的子区间划分参数,实现马氏体相变过程声发射信号吉布斯概率熵变化过程的准确描述。分析表明,这些信息熵特征值可以准确评价马氏相变过程的声发射信号变化规律。     

基于声发射的马氏体相变动力学特性研究

利用声发射技术对45、GCr15和T12钢三种材料进行马氏体相变监测,以声发射特征参量为基础实现马氏体体积分数的定量分析研究,进而对三种试件的马氏体相变体积分数曲线进行拟合分析得到不同含碳量材料的相变动力学变化规律。结果表明,马氏体相变动能随含碳量增大而降低,较高位错密度的材料具有较强的自催化效应。     

基于热性能分析的PDC切削齿选型试验研究

为提高PDC切削齿选型的可靠性,从热性能角度出发,分别对不同厂家的PDC切削齿进行常温激光拉曼、高温激光拉曼及热重等分析,并结合其高温磨耗比测试,分析PDC切削齿的残余应力、石墨化转变、热稳定性以及高温耐磨性等,综合评价不同厂家的PDC切削齿性能;同时,制作?94 mm四翼弧角PDC钻头并进行现场钻进试验.结果表明:现...     

基于无监督深度学习的声发射信号聚类分析

为提高声发射信号检测诊断的自动化程度,直接从声发射波形出发,提出了一种基于深度神经网络与聚类分析的声发射信号分类方法。针对声发射信号标签数据难以获取的问题,采用无监督学习方式,根据大量声发射实测波形进行深度一维卷积自编码器训练,实现了声发射信号特征的自动提取,进而结合K均值聚类算法准确区分不同类型的声发射信号。铅芯在复合材料板上突然断裂和摩擦的声发射试验表明,提出的方法能自动识别不同类别的声发射信号,识别效果优于基于人为设定声发射信号特征的聚类方法。     

铝合金疲劳裂纹扩展声发射监测

采用声发射(acoustic emission,AE)技术对7N01铝合金单边缺口三点弯曲试样不同应力比、不同峰值载荷下疲劳裂纹扩展过程中声发射信号进行了监测,建立了裂纹扩展速率、声发射计数(count)与应力强度因子之间的关系.结果表明,大部分的声发射信号主要产生于疲劳循环载荷的低应力阶段,这主要是低应力阶段的声发射活动主要与裂纹尖端的塑性变形和裂纹闭合现象有关,声发射计数与应力强度因子之间呈指数增长的关系.基于所建立的声发射计数率与裂纹扩展速率的关系,可以预测疲劳损伤结构的剩余寿命.     

基于声发射定位技术的矿柱破坏规律实验研究(英文)

声发射技术是研究岩石损伤破坏的良好工具。通过与矿柱相似的材料试验研究,对微裂纹的时空演化规律进行研究。断铅试验结果表明:所提出的基于最小二乘法和Geiger算法的声发射组合定位算法的定位精度良好,能满足岩石破坏过程声发射监测的需要。声发射定位结果直观地反映岩样内部裂纹初始、扩展的空间位置,对于研究岩石破坏机理具有重要意义。在受载条件下,矿柱与顶板相接位置最容易产生应力集中,出现声发射群集现象,其最终破坏结果与声发射定位时间群集区域吻合良好,说明矿柱与顶板相接位置属于宏观破坏发生的危险区;当岩石进入塑性变形阶段后,声发射率明显下降,出现"平静期",可以作为岩石失稳破坏的前兆特征。     

基于结构负载声发射信号检测的镀锌钢板电阻点焊飞溅主控因素分析

利用实时监测结构负载声发射信号实现了镀锌钢板电阻点焊过程中的飞溅现象的检测. 以焊接飞溅声发射事件的正峰值和振铃计数为考核指标,通过正交试验设计法设计焊接试验和方差分析法进行显著性检验,研究了镀锌钢板电阻点焊飞溅的主控因素. 结果表明,焊接飞溅释放出的能量当量可由其声发射事件的正峰值和振铃计数两个特征参数定量评估. 影响焊接飞溅的主要因素为焊接电流和电极力,而焊接电流所起的作用比电极力更为重要. 焊接时间和焊接电流与电极力的交互作用对焊接飞溅的影响相差不大. 焊接电流和焊接时间越大,焊接飞溅当量越大;电极力越大,焊接飞溅当量越小.     

基于声发射多特征融合的搅拌摩擦焊缺陷监测

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.     

磨削加工中砂轮对刀技术概述及声发射应用试验研究

介绍了磨削加工中常用的人工对刀、对刀仪对刀、阻力对刀、导电对刀、声发射对刀等各种砂轮对刀方法及其特点。针对声发射技术在对刀环节中的应用,我们进行了多种磨削条件下的砂轮对刀测试。试验结果表明:声发射测试技术可用于砂轮修整对刀、磨削对刀;声发射信号的波形、频率分布、波形参数均可反映对刀状态,但对刀信号易受磨床环境噪声条件影响;在同一磨床上,砂轮磨削对刀信噪比高于砂轮修整对刀;在不同磨床上,普通磨床上砂轮修整对刀信噪比高于数控磨床。     

Analysis of acoustic emission signals generated from SCC propagation

This paper presents a comparison between the acoustic emission (AE) signals generated by the transgranular stress corrosion cracking (TGSCC) of Ag–10Au (at.%) single crystals and those originated by the intergranular stress corrosion cracking (IGSCC) of a polycrystalline silver–gold alloy under the same experimental conditions. No significant difference is found between the mean amplitude and rise-time of the AE signals registered during the propagation of TGSCC and those measured for IGSCC propagation. Results also show that the AE signals generated by either TGSCC or IGSCC propagation in three different alloys such as AISI 304 SS, α-brass and Ag–Au alloys show similar AE parameters and similar amplitude distribution.