声发射在某型飞机水平尾翼半轴状态监控中的应用

图11 半轴的断口图片 图13 对应图11中2处断口放大图

图14 撞击hits随时间变化图 图15 撞击数hits对幅度的分布图
随着试验的进行，对数据做同样处理，图16为峰值频率（peak frequency）为170kHz和上升时间（rise time）为22 的信号撞击数hits随时间变化图，处理的时间段为662～715飞行小时，图16、图17中（A）、（B）、（C）、（D）、（E）分别对应的时间点为662飞行小时、669飞行小时、676飞行小时、682飞行小时、715飞行小时，从图16发现随着试验的进行，在两个最大加载点处信号是逐步增加，对应的幅度分布如图17所示，幅度分布随着试验的进行继续向高幅度方向移动，这段时间说明上下裂纹是在加速扩展的阶段。
对748～887飞行小时段进行同样的处理，图18为hits随时间变化图，图19为幅度分布图。图18、图19中（A）、（B）、（C）、（D）、（E）分别对应的时间点为748飞行小时、779飞行小时、813飞行小时、853飞行小时、887飞行小时，从图18发现随着试验的进行，在两个最大加载点处信号是趋于稳定的，对应的幅度分布如图19所示，幅度分布随着试验的进行不再向高幅度方向移动，主要在62dB为中心的范围内分布，说明随着试验的进行，裂纹开始均匀扩展。

图16 撞击hits随时间变化图 图17 撞击数hits对幅度的分布图

图18 撞击hits随时间变化图 图19撞击数hits对幅度的分布图
4 频率分析

图20 裂纹信号的波形图 图21 裂纹信号的频谱图
我们提取出参数特性为上升时间（rise time）为22 和峰值频率（peak frequency）为170kHz裂纹信号，我们取不同时间点的10个波形信号对其进行频谱分析，看信号是否具有一致性质。图20为其中一个裂纹信号的波形图，从波形上看这些裂纹信号是非常相似，为了更能说明问题从频谱上来分析。监控中采样频率为5MHz，图21对应其频谱图，频谱图上出现了四个峰值，其中（1）、（2）、（3）、（4）对应的频率分别为175.8kHz、449.2kHz、556.6kHz、644.5kHz。说明裂纹信号是一个宽频信号，从一致性上看这十个信号在这些频率点处都出现峰值，能量主要集中175.8kHz附近，频谱图非常接近，都出现了相同的主峰频率，所以认为这些信号是同一材料（裂纹扩展）发出来的。
5 结论
（1）通过对水平尾翼的运行过程和加载点分析，根据Kaiser效应，认为裂纹信号仅出现在加载时间段。
（2）上升时间（rise time）为22 和峰值频率（peak frequency）为170kHz信号含有大量裂纹信号信息。其撞击数hits对时间的趋势分布、出现的时间点、周期性、幅度分布和信号的频谱分析，均可说明具有此类特征的信号为裂纹信号。据此能找出裂纹的萌生时间和生长过程，证明同一种材料产生的裂纹信号经过单一路径传递，信号参数具有统计特性。
（3）在半轴的裂纹信号监控中，根据裂纹信号参数具有的统计特性，可以很容易地找出裂纹信号。根据图8、图10所示，这些信号占总体数量将近50%，当然还有一些裂纹信号漏掉，但数量相对很少，对分析结果没有影响。
（4）由于窄带传感器的谐振频率主要在150kHz处，信号的一些信息无法反映出来，所以宽带传感器 在监控半轴中效果更好。