声发射传感器是声发射检测系统的重要部分,是影响系统整体性能重要因素。

类型

电子设备

解释

某些晶体受力产生变形时,其表面出现电荷,而在电场的作用下,芯片又会发生弹性变形,这种现象称为压电效应。

声发射传感器正是基于晶体组件的这种压电效应,将声发射波所引起的被检件表面振动转换成电压信号的换能设备,所有又常被人们称为声发射换能器或者声发射探头。

声发射传感器在声发射技术和应用中占有十分重要的地位。声发射检测需要通过传感器把声发射信号转换成电信号。各种测量表明,声发射信号的频率分布与材料或构件的具体特性有关,其范围可从次声波到超声波,考虑到低频机械噪声的干扰及高频的传播的衰减,通常声发射传感器的使用频率在20kHz~2MHz之间,而压力容器声发射检测通常使用频率在100kHz~300kHz之间。

声发射传感器种类很多,按频率响应来分,主要有谐振式传感器〔窄带传感器〕和宽带传感器。谐振式传感器具有高灵敏度,但频率响应范围相对较窄,其典型产品有鹏翔科技的PXR系列声发射传感器;宽带传感器响应灵敏度低,但响应灵敏度均匀平坦,频带较宽。主要用于声发射波形的时域和频域分析,国际上以日本富士的AE系列声发射传感器响应曲线较为平坦。下图为富士1045S型宽带传感器频响图

1045S频响图

声发射源:(1)晶体材料包括金属的塑性变形、断裂、相变、磁效应;岩石、陶瓷等非金属主要为微裂纹开裂和宏观开裂。(2)复合材料的声发射源包括基体开裂、纤维和基体脱开、纤维拔出、纤维断裂和纤维松弛等。(3)在声发射检测过程还可能遇到其他声源如流体介质的泄露、氧化物和氧化层的开裂、摩擦源、液化和固化、原件松动和间歇接触等。

声发射传感器的应用

(1)石油化工工业:各种压力容器、压力管道和海洋石油平台的检测和结构完整性评价,常压贮罐底部、各种阀门和埋地管道的泄漏检测等。

(2)电力工业:高压蒸汽汽包、管道 和阀门的检测和泄漏监测,汽轮机叶片的检测,汽轮机轴承运行状况的监测,变压器局部放电的检测。

(3)材料试验:材料的性能测试、断裂试验、疲劳试验、腐蚀监测和摩擦测试, 铁磁性材料的磁声发射测试等。

(4)民用工程:楼房、桥梁、起重机、隧道、大坝的检测,水泥结构裂纹开裂和扩展的连续监视等。

(5)航天和航空工业:航空器壳体和主要构件的检测和结构完整性评价,航空器的时效试验、疲劳试验检测和运行过程中的在线连续监测等。

(6)金属加工:工具磨损和断裂的探测,打磨轮或整形装置与工件接触的探测,修理整形的验证,金属加工过程的质量控制,焊接过程监测,振动探测,锻压测试,加工过程的碰撞探测和预防。

(7)交通运输业:长管拖车、公路和铁路槽车及船舶的检测和缺陷定位,铁路材料和结构的裂纹探测,桥梁和隧道的结构完整性检测

注:

北京鹏翔科技PXR声发射传感器资料http://www.ndttech.net/ae/sensors/pxr-series.html

日本富士声发射传感器参数http://www.ndttech.net/ae/sensors/resonance-ae-sensor.html