[实用新型]声发射监测装置

说明书

本实用新型涉及无损检测技术领域，尤其涉及一种声发射监测装置，包括声发射传感器、开关控制器、前置放大器、AD转换器、D矩阵生成程序、概率空间分解器以及损伤状态轨迹生成器。本实用新型适用于机械、土木和其他类似的承重结构对固体结构在交变应力下的随机损伤响应的评估。

技术领域

本实用新型涉及无损检测技术领域，尤其涉及一种声发射监测装置。

背景技术

当下，声发射装置和技术广泛应用于材料和结构性能的表征和评价。这些应用中涉及的最复杂的是，随着载荷的增加以及材料和结构服役寿命的延长，各种损伤事件的发生具有随机性。目前，利用声发射传感器采集的信号中各个特征参数已经可以进行相关的应用，如幅度、能量、频率、持续时间、上升时间、信号计数(振铃计数)、事件数目和波形等。例如，声发射事件的计数、幅度和能量与裂纹扩展相关；声发射的频谱与复合材料的各种失效机制相关；对声发射事件进行计数可以表示损伤的强度。利用这些特征参数，最终是为了是揭示随机损伤与材料属性的变化在施加应力作用下的相互关系。

在这种情况下，损伤与结构材料是相辅相成的，这是上述相互关系的关键所在。损伤的存在导致材料内部应力的重新分布。重新分布的应力反过来又加剧了损伤过程，进一步削弱了结构材料的完整性，又导致了其应力强度的改变。损伤和应力之间的相互作用最终成为一系列连续的相互联系的过程，最终导致材料与结构的断裂。

在这些过程中，材料与结构在交变应力下所产生的损伤是高度随机的，这使得材料和结构的力学性能的表征和评估变得复杂。因此，需要一种能够表征材料与结构损伤状态演化过程的装置及方法。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述技术的不足，而提供一种声发射监测装置及其对材料和结构的疲劳损伤程度评估分析方法。

本实用新型为实现上述目的，采用以下技术方案：一种声发射监测装置，包括声发射传感器、前置放大器、AD转换器、D矩阵生成程序、概率空间分解器以及损伤状态轨迹生成器；所述声发射传感器安装在材料结构的外表面用于接收声发射信号；

所述前置放大器用于对所述声发射信号进行放大；

所述AD转换器用于将获得的放大的声发射信号转换为数字信号；

所述D矩阵生成程序用于从采集的数字信号数据中提取其特征参数，来构建一个能够表征微损伤能量尺度特征和时间序列特征的二维多元随机损伤变量D矩阵；

所述概率空间分解器用于计算所述D矩阵的概率空间；

所述损伤状态轨迹生成器用于计算概率熵并生成损伤状态轨迹。

本实用新型的有益效果是:1)考虑了材料与结构在动态和静态载荷下损伤破坏的相互关联性；2)通过材料结构的静态加载响应间接测定了其由动态载荷所致的固有损伤差异性；3)克服疲劳试验中噪音和振动等影响的同时，历经疲劳加载后的材料内部损伤差异也得以保留；4)借助概率熵对其损伤状态演化做出了有效评定。

本实用新型适用于机械、土木和其他类似的承重结构对固体结构在交变应力下的随机损伤响应的评估。

附图说明

图1为本实用新型声发射系统工作过程示意图。

图2为本实用新型损伤状态监视和分析装置的示意图。

图3为本实用新型基于Q235钢材料提取其声发射特征参数构建的D矩阵。

图4为本实用新型基于Q235钢材料在0次疲劳循环后静态拉伸得到的损伤状态轨迹曲线。

图5为本实用新型基于Q235钢材料在2×10⁶次疲劳循环后静态拉伸得到的损伤状态轨迹曲线。