【正文】 種：測(cè)單位的能量，稱為能量率；測(cè)從試驗(yàn)開(kāi)始到某一階段的能量，稱為總能量；測(cè)每個(gè)事件所包含的能量。 59 ? 4. 頻譜 ? 頻譜分析正在受到重視 ， 它可以區(qū)別不同聲源并了解聲源發(fā)射的機(jī)理 。 許多研究工作者認(rèn)為 ， 聲發(fā)射的頻率成分與波形一樣包含有聲發(fā)射微觀過(guò)程的重要信息 。 頻率分析的主要工作是測(cè)量出聲發(fā)射信號(hào)中的各種頻率成分及它們的幅度 ， 然后再加以分析比較 。 60 ? 5． 聲發(fā)射源定位 ? 有時(shí)，需要近似地確定試件中聲發(fā)射源的位置，從而確定開(kāi)放性裂紋的坐標(biāo)。為此，可以采用如下的近似計(jì)算方法。設(shè)有三個(gè)聲發(fā)射傳感器，其坐標(biāo)位置分別為，與，聲發(fā)射信號(hào)到達(dá)和的時(shí)差為，到達(dá)和的時(shí)差為，聲發(fā)射波的傳播速度為，則圖 522中參數(shù) ? ? 用牛頓法對(duì)上述聯(lián)立方程求 ? 近似解，即可確定聲發(fā)射源 ? 點(diǎn)的坐標(biāo) 3,2,1,)()(),( 22 ?????? iyyxxyxRR iiii?????????0031132112??vRRvRR61 ? 三 、 聲發(fā)射儀概述 ? 1. 聲發(fā)射儀 ? 在聲發(fā)射技術(shù)中，由微觀過(guò)程引起的聲發(fā)射信號(hào)的強(qiáng)度很弱，利用聲發(fā)射儀才能檢測(cè)到。聲發(fā)射儀的作用有三：接收聲發(fā)射信號(hào)；處理已接收到的聲發(fā)射信號(hào)；顯示處理后的聲發(fā)射數(shù)據(jù)。聲發(fā)射儀通常分為單通道、雙通道和多通道聲發(fā)射儀。 ? 聲發(fā)射源發(fā)出的聲波，被傳感器轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，經(jīng)前置放大器放大，濾波器除去噪聲，主放大器將信號(hào)放大到足夠的幅度，供給數(shù)據(jù)處理器的插件。信號(hào)處理器具有包括事件形成、整形為方波供事件計(jì)數(shù)、設(shè)置門(mén)檻形成振鈴信號(hào)、整形并作振鈴計(jì)數(shù)等功能。計(jì)數(shù)器受時(shí)基控制，用數(shù)字顯示，并通過(guò)數(shù) —— 模轉(zhuǎn)換為模擬電壓，供記錄儀器記錄。單通道聲發(fā)射儀可測(cè)量幅度和進(jìn)行幅度分析。 ? 雙通道聲發(fā)射儀除具有單通道聲發(fā)射儀的功能外，主要特點(diǎn)是可以進(jìn)行線定位。 ? 多通道聲發(fā)射儀除具有單通道和雙通道聲發(fā)射儀的功能外，主要特點(diǎn)是可作平面定位，并配有小型計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)處理數(shù)據(jù)，而通道數(shù)有 1 3 6 128等等。 62 ? 2． 聲發(fā)射傳感器 ? 聲發(fā)射接收傳感器多用諧振式壓電傳感器，差動(dòng)式壓電傳感器和寬帶式壓電傳感器，在標(biāo)定傳感器時(shí)還用到電容式傳感器。諧振式壓電傳感器原理與超聲用傳感器相同。 ? 差動(dòng)式壓電傳感器是為解決電氣噪聲的干擾而設(shè)計(jì)的，它是用一塊壓電陶瓷對(duì)半切開(kāi)后制成的，兩個(gè)半塊大小相同，在其正負(fù)極化面相反的方向用導(dǎo)電膠貼在傳感器底座上，中間用絕緣材料隔開(kāi)，上面正負(fù)兩個(gè)電極面各引出一根導(dǎo)線與芯同軸軸頭的兩個(gè)中間抽頭相接，并用屏蔽雙芯電纜接到前置放大器上，這種傳感器多用于現(xiàn)場(chǎng)聲發(fā)射技術(shù)中。 ? 寬頻帶傳感器用于頻譜分析中，已有高達(dá)幾 MHz的響應(yīng)平坦靈敏度較高的傳感器，制作寬頻帶傳感器的關(guān)鍵是展寬頻帶，所用方法有背襯吸收法和變厚度傳感器 。 ? 由于一般傳感器背襯是空氣，壓電元件與空氣聲阻抗相差很大，阻抗匹配使被激勵(lì)的壓電元件的兩個(gè)界面形成多次反射，加長(zhǎng)了振鈴時(shí)間。因此常用在壓電元件背后安裝背襯匹配吸收體，它的聲阻抗與壓電元件相近，使入射到壓電元件的聲能全部進(jìn)入吸收體而不反射。 63 ? 四 、 聲發(fā)射技術(shù)在設(shè)備故障診斷中的應(yīng)用 ? 1． 高壓容器的監(jiān)控 ? 某廠對(duì)四臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)的高壓氧反應(yīng)器輪流進(jìn)行聲發(fā)射連續(xù)監(jiān)控 ， 每個(gè)反應(yīng)器周期為一星期 。 通過(guò)監(jiān)控考察發(fā)現(xiàn) ， 四個(gè)反應(yīng)器都有不同程度的干擾信號(hào) ， 最強(qiáng)時(shí) ， 計(jì)數(shù)率幅度達(dá)到8mV。 每當(dāng)生產(chǎn)系統(tǒng)條件有所變化 （ 壓力 、 溫度變化 ） 時(shí) ，聲發(fā)射儀能靈敏地接收到由于這些因素變化而引起的聲發(fā)射信號(hào) ， 并在 X－ Y記錄儀上反應(yīng)出來(lái) 。 ? 在所測(cè)試到的信號(hào)中 ， 除外界干擾的一些小信號(hào)外 ， 也發(fā)現(xiàn)了一些振鈴較多 、 幅度較高的聲發(fā)射信號(hào) ， 這些信號(hào)可以認(rèn)為是筒體或焊縫潛在缺陷的擴(kuò)展或產(chǎn)生小裂紋而釋放出來(lái)的彈性應(yīng)力波 。 由經(jīng)驗(yàn)知 ， 凡這樣的信號(hào) ， 計(jì)數(shù)率幅度超過(guò)10mV時(shí)就應(yīng)引起我們的重視 。 通過(guò)累積突發(fā)信號(hào)的幅度 、個(gè)數(shù)和發(fā)射率可以對(duì)高壓反應(yīng)容器進(jìn)行安全監(jiān)控和評(píng)定提供可靠依據(jù) 。 實(shí)踐證明 ， 生產(chǎn)系統(tǒng)正常時(shí) ， 其背景噪聲僅為， 而當(dāng)反應(yīng)器引出管或其它部位嚴(yán)重漏氣時(shí) ， 背景噪聲會(huì)急劇升高 ， 最高的可達(dá) ， 背景噪聲突然升高 ， 就應(yīng)及時(shí)采取措施 ， 防止事故 。 64 ? 2． 軋機(jī)裂紋監(jiān)測(cè) ? 對(duì)于材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化，聲發(fā)射參數(shù)會(huì)給出非常靈敏的指示。對(duì)于韌性鋼材，主要是退火的低碳鋼，其聲發(fā)射計(jì)數(shù)率、應(yīng)力、聲發(fā)射累計(jì)數(shù)與應(yīng)變的關(guān)系示于圖 524中。從圖中可見(jiàn)，材料一開(kāi)始產(chǎn)生應(yīng)力，產(chǎn)發(fā)射計(jì)數(shù)率就不斷升高，當(dāng)達(dá)到屈服極限時(shí)，產(chǎn)發(fā)射計(jì)數(shù)率出現(xiàn)高峰。對(duì)于高強(qiáng)度鋼，它的聲發(fā)射計(jì)效率、聲發(fā)射累計(jì)數(shù)、應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系曲線如圖 525所示。 65 ? 從圖上可以看出 ， 裂紋是以臺(tái)階形跳躍式發(fā)展的 ，它的產(chǎn)發(fā)射累計(jì)數(shù)有明顯的拐點(diǎn) ， 而其聲發(fā)射計(jì)效率 ， 在材料屈服前后 ， 沒(méi)有象韌性材料中展現(xiàn)出的那樣十分明顯的峰值 。 但裂紋的每次進(jìn)發(fā) ， 在聲發(fā)射計(jì)數(shù)率曲線上有一個(gè)明顯的峰值出現(xiàn) ， 根據(jù)該曲線就可以預(yù)報(bào)材料的開(kāi)裂點(diǎn) 。 日本新日鐵公司就利用這個(gè)關(guān)系 ， 成功地應(yīng)用聲發(fā)射技術(shù)監(jiān)測(cè)生產(chǎn)中已產(chǎn)生裂紋的軋機(jī)框架 。 ? 當(dāng)檢測(cè)出軋機(jī)已產(chǎn)生裂紋 ， 但又沒(méi)有備件來(lái)更換的情況下 ， 新日鐵公司采取了兩項(xiàng)措施 ， 其一是降低軋制力 20%繼續(xù)維持生產(chǎn) ， 其二是在上述狀況下 ， 用聲發(fā)射技術(shù)對(duì)裂紋擴(kuò)展進(jìn)行監(jiān)測(cè) 。 這樣 ， 使新日鐵公司贏得了八個(gè)月的時(shí)間 、 換上新軋機(jī)后再繼續(xù)正常生產(chǎn) 。 ? 新日鐵公司還以同樣的方法 ， 對(duì)已產(chǎn)生裂紋的齒接手進(jìn)行了監(jiān)測(cè) ， 也獲得了成功 。 66 ? 第五節(jié) 計(jì)算機(jī)輔助監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng) ? 一 、 計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)的組成與功能 ? 用微機(jī)和軟件建立的診斷系統(tǒng) ， 與專用信號(hào)分析儀相比有明顯的優(yōu)點(diǎn)：投資少 ， 實(shí)際中易于推廣應(yīng)用；功能強(qiáng)且易于擴(kuò)展和升級(jí)；使用維護(hù)方便等 。 在微機(jī)系統(tǒng)中加入專用信號(hào)處理板 ， 使得微機(jī)信號(hào)處理能力和速度大大提高 ， 可基本達(dá)到專用信號(hào)分析儀的水平 。 67 ? 基本功能： ? （ 1） A／ D轉(zhuǎn)換 ? （ 2） 信號(hào)分析功能 ? （ 3） 分析 、 比較功能 ? （ 4） 數(shù)據(jù)庫(kù) ? （ 5） 分析 、 監(jiān)測(cè)結(jié)果的輸出 ? （ 6） 時(shí)鐘控制 68 ? 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成 69 ? 診斷的基本過(guò)程： ? ① 特征信號(hào)的獲取與其中征兆的提?。? ? ② 根據(jù)征兆 ， 得出系統(tǒng)所處狀態(tài)的初步結(jié)論； ? ③ 對(duì)結(jié)論進(jìn)行驗(yàn)證； ? ④ 提出故障原因的假設(shè)； ? ⑤ 驗(yàn)證每一個(gè)原因的假設(shè) 。 70 ? 診斷中的重要環(huán)節(jié) ? ① 信號(hào)檢測(cè) ? ② 特征分析 ? ③ 特征量選擇 ? ④ 狀態(tài)分析 ? ⑤ 決策分類 ? ③ 控制 71 ? 二、高級(jí)計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng) 72 ? 發(fā)展趨勢(shì) ? （ l）以微機(jī)為主體的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，將是今后幾年中應(yīng)用的主力軍。因?yàn)樗夹g(shù)成熟，性能基本能滿足一般機(jī)械設(shè)備的要求。必要時(shí)，還可與中央處理機(jī)相聯(lián)形成計(jì)算機(jī)故障診斷與監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。 ? （ 2）隨著功能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)、處理機(jī)的不斷涌現(xiàn)，將使計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)在速度、規(guī)模、容量方面有較大的突破，為將人工智能、模式識(shí)別等學(xué)科的研究成果引入系統(tǒng)提供物質(zhì)基礎(chǔ)。 73 ? （ 3）人工智能技術(shù)的應(yīng)用，人工智能關(guān)于自學(xué)習(xí)機(jī)制的研究的突破，肯定會(huì)對(duì)監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)自學(xué)習(xí)能力的提高帶來(lái)巨大的影響。另外，專家系統(tǒng)的應(yīng)用將使監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)向智能化邁進(jìn)一大步。 ? （ 4）模式識(shí)別理論用于監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)，將使系統(tǒng)處理問(wèn)題的能力得到極大的提高，從而使監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)得到更加廣泛的應(yīng)用。 ? （ 5）依靠網(wǎng)絡(luò)，共享信息，專業(yè)診斷。