无损检测中声发射仪技术指标的研究

想的仪器，因为这样一般的采集卡即可满足需要，价格将非常低廉。但是，在目前电子设计技术和计算机技术下，少数通道的直接波形采集和分析是可以满足实时性要求的;但是当通道数多、ADC的转换频率高、分析功能复杂时，实时性难以得到保证，势必存在丢失部分信号的可能，所以在选择时需要引起重视。为了达到高的数据传输速度、快的分析和计算时间，一般直接波形式声发射仪需要很高的计算机配置。

以目前大多数计算机支持的32位、33MPS的PCI总线为例，其数据传递的最大理论速度为132MB/S(字节/秒)，实际受计算机系统设计水平、计算机操作系统采用非实时性操作系统、采集软件驱动设计水平、系统其它软件引入的延时等的影响，一般达到100MB/S已经是实际可看到几乎最高的采集速度了。而计算机系统除了进行数据采集外还进行参数数据提取、数据分析、存储、参数显示、波形显示等操作，再考虑系统多个采集卡之间切换的相互影响，整个系统的总体速度一般在60MB/S已经相当不错了。我们假定每个信号通道的采集速度为5MS/S(也记为MSPS--Mega-Sapmles Per Seconds，百万次采样每秒)，考虑ADC的位数为12位以上，则每个通道的数据流速度为10MB/S(假定不做实时压缩处理)。显然，整个系统只能保证5MS/S的采集速度下6个信号通道的实时采集。上述估计已经假定在单位时间内声发射撞击的数量不多，不至于使得计算机写硬盘的时间过长而影响采集的速度。因此，对于通道数多、实时性要求很高、不需要波形数据的场合，似不宜选择直接波形式的声发射仪。

2.3.3参数-波形式声发射仪综合了参数式和直接波形式声发射仪各自的特点，在保证参数数据实时性的同时，在系统允许的情况下传递一定数量的波形。这种仪器首先在每个信号通道的处理电路中，一般通过设置门槛，直接生成部分或者全部参数数据，同时，保留部分或者全部波形数据，一般是过门槛后一定长度的波形数据。由于其照顾了参数数据的实时性要求且波形只取一定长度，所以，笔者这是在实时性和全波形之间的较好的折衷，一般认为，只要设计得当，此类仪器可满足大多数的应用需求。其缺点是由于兼顾波形和参数数据，电路稍微复杂些，成本也会增加一些;由于照顾了参数数据，波形数据在单位时间内声发射撞击数多时，仍然存在丢失部分的波形数据的问题;由于保存部分过门槛波形，可能会丧失部分有意义的细节。这类声发射仪对计算机的要求比较灵活，如果对波形数据的要求不十分苛刻则可以降低对计算机系统的配置要求。

3 声发射仪的主要部件

声发射仪一般包括以下部件，但由于结构的差异，可能会有不同的表现形式。

3.1 传感器类型

声发射传感器一般是压电陶瓷材料制造成的，选择时主要考虑其谐振频率、灵敏度、温度范围、结构形式、信号接口等因素。传感器的谐振频率应满足待测设备、材质、耦合介质等的需求。

3.2 前置放大器

主要考虑增益、频率、供电方式和信号接口递范围。增益的选择要考虑传感器和后续信号处理通道的匹配问题，而接口方式则需要考虑传感器的接口、供电和信号输出接口等因素。前置放大器频率范围应覆盖所赶兴趣信号的频率范围。供电一般选择与信号复用的方式。

3.3 信号处理板

一般由1个或者多个信号处理板构成整个系统，信号处理板主要完成对来自前置放大器的声发射信号的处理，得到满足要求的参数数据和/或波形数据。一个信号处理板可以包含一个或者多个信号处理通道。

3.4 计算机系统

其功能是将各个信号处理卡得到的波形和/或数据读到计算机系统进行保存、处理和显示等操作。不同类型的声发射仪对计算机系统的要求不一样，如前所述，参数式声发射仪对计算机系统的要求较低，参数-波形式次之，直接波形式对计算机系统的要求最高。计算机系统应该有适当的升级和扩充能力。

3.5 采集分析软件

采集、分析软件可以分成独立的几个软件，也可以是多个软件功能集合到一起，但都应该可以实现实时采集、分析、保存等的功能。如前所述，采集分析软件至少应可满足实时定位、实时关联分析和结果显示，并可实时将结果予以保存。如果有波形的系统应可实时观察部分或者全部的波形。 软件最好有全中文界面，便于学习和操作。

4 声发射仪的重要技术指标

4.1信噪比(SNR)

一般是指信号系统允许无失真接收的最大信号和系统背景噪声的比值，常用此比值的常用对数乘以20得到分贝值来表示信噪比。作为仪器，信噪比越大越好;但是，一般信噪比大的仪器制造成本高，有时信号比的增加会急剧增加造价，势必售价被提高。SNR和系统的最小门槛相关，一般可以选择无机械信号时系统允许的