声发射

声发射 (AE) 是固体中声波（弹性）辐射的现象，当材料的内部结构发生不可逆变化时，例如由于老化、温度梯度或外部因素导致的裂纹形成或塑性变形机械力。

特别是，AE 发生在材料和结构的机械加载过程中，伴随着产生局部弹性波源的结构变化。当材料中或其表面上积累的弹性能量迅速释放时，这会导致材料产生由弹性波或应力波产生的小表面位移。AE 源产生的波在结构健康监测 (SHM)、质量控制、系统反馈、过程监测和其他领域具有实际意义。在 SHM 应用中，AE 通常用于检测、定位和表征损坏。

声发射是材料内的瞬态弹性波，由局部应力能的快速释放引起。 事件源是将弹性能量释放到材料中，然后以弹性波的形式传播的现象。 声发射可以在低于 1 kHz 的频率范围内被检测到，并且已经在高达 100 MHz 的频率上被报告，但大部分释放的能量都在 1 kHz 到 1 MHz 范围内。 快速释放压力的事件会产生从 0 Hz 开始的一系列压力波，通常会在几 MHz 处下降。

AE 技术的三个主要应用是： 1) 源定位——确定事件源发生的位置； 2) 材料机械性能——评估和表征材料/结构； 3) 健康监测——监测结构的安全运行，例如桥梁、压力容器和管道等。

最近的研究集中在使用 AE 不仅定位而且表征源机制，例如裂纹扩展、摩擦、分层、基体开裂等。这将使 AE 能够告诉最终用户存在什么源机制和 允许他们确定是否需要进行结构维修。

AE 可能与不可逆的能量释放有关。 它也可以由不涉及材料失效的来源产生，包括摩擦、气蚀和冲击。

声发射在材料无损检测中的应用通常发生在 20 kHz 和 1 MHz 之间。 与传统的超声波检测不同，AE 工具设计用于监测材料在失效或应力期间产生的声发射，而不是监测材料对外部产生的波的影响。可以在无人值守监控期间记录零件故障。

在多个负载循环期间监测 AE 活动水平构成了许多 AE 安全检查方法的基础，这些方法允许接受检查的部件继续使用。

例如，该技术用于研究焊接过程中裂纹的形成，而不是在焊缝形成后使用更熟悉的超声波检测技术定位裂纹。在处于主动应力下的材料中，例如飞行过程中飞机的某些部件，安装在某个区域中的传感器可以在裂纹开始扩展时检测到裂纹的形成。

一组换能器可用于记录信号，然后通过测量声音到达不同换能器的时间来定位其起源的精确区域。该技术对于检测在高压下输送液体的压力容器和管道中形成的裂缝也很有价值。此外，该技术还用于估计钢筋混凝土结构中的腐蚀。

除了无损检测外，声发射监测在过程监测方面也有应用。已成功使用声发射监测的应用包括检测流化床中的异常情况和批量造粒中的终点。