声发射技术在飞机研制和生产中的应用

声发射技术在飞机研制和生产中的应用

声发射概念
声发射 ACOUSTIC EMISSION简称AE 是一种应用日趋广泛的现代无损检测和结构 材料研究的新技术 它的原理是 受力构件的材料内部在损伤缺陷萌生 扩展过程中会释放塑性应变能 应变能以应力波形式向外传播扩展 这种现象即称声发射现象 声发射技术就是采用高灵敏度的声发射压电传感器安装于受力构件表面形成一定数目的传感器陈列 实时接受和采集来自于材料缺陷的声发射信号 进而通过对这些声发射信号的识别 判断和分析等对材料损伤缺陷进行检测研究和对构件强度 损伤 寿命等分析和研究 形象地比喻讲 这是一种
听声 技术 即像医生用听诊器对人体听声来诊病一样 通过 听 材料内部故障声音 声发射 来对构件诊断和研究

声发射技术产生于50年代 起因于由德国科学家KAISER发现并以其名字命名的KAISER现象 由于声发射所表征的信号直接来自构件或材料的内部裂纹及缺陷等扩展的动态信息 所以这种技术从诞生的一开始便引起人们的极大兴趣和关注，但早期的50 60年代 由于人们对声发射信号特征的认识局限性 以及计算机技术和信号处理技术发展水平的限制 不能很好区分什么是来自于缺陷的声发射信号和环境噪声信号 使声发射技术一直处于实验室研究阶段而很难应用于实际现场 70年代由于人们发现了大部分构件和材料缺陷的声发射信号是高频信号 大致在100 KHz ~ 300 KHz之间 进而采用高频谐振传感器以及先进的信号处理技术大大排除了可听音范围内的环境噪声干扰 使声发射技术开始走出实验室而进入现场实用阶段。

从80年代开始 由于电子计算机技术和现代信号处理等手段进入声发射研究领域 使声发射技术的应用领域和研究对象越来越广泛 并取得广泛的成功 尤其进入90年代以后，由于80年代中期以来声发射技术在许多领域的突破和成功 使得AE技术在无损检测和材料研究等方面愈来愈发挥举足轻重的作用 特别在航空航天领域 声发射在美国与欧洲的航空航天设计 研究与制造部门已成为一种必不可少的技术手段而广泛用于航空航天飞行器的设计 研制与结构测试

声发射技术的特点和技术优势
作为一项新的无损检测技术 它最能直接反映材料内部缺陷 故障萌生及发展过程 它与其它常规无损检测手段 比如超声检测 射线探伤 涡流检测 磁粉等表面探伤方法相比 具有如下一些优点：

其一 它是一种动态实时技术 即不像其它方法是在缺陷出现后的事后检测中才能发现 而是实时发现和监测裂纹 缺陷的萌生 发展和破坏过程。

其二 是其整体性 即不像其它方法只是对具体的缺陷位置进行检测 靠缺陷的几何大小和形状来发现 对无法检查或没有检查到的部位无法知道有无缺陷 而AE技术通过安在构件表面一定数目的阵列传感器能够同时发现传感器阵列所覆盖的整体构件内任何位置的裂纹和缺陷 并由声发射技术的基本功能之一──时差定位技术确定缺陷的具体位置。

其三 是其高精度和灵敏度 严格来讲 材料在裂纹萌生时的塑性钝化阶段就伴随着声发射信号的产生 如果传感器和仪器设置较好 它可以发现非常小的裂纹萌生和扩展过程。