声发射TCS-MAE-便携式室内研究型

注：图片与实际产品可能有所差异，以实际产品为主。

一.产品介绍：

采声科技研发TCS-MAE是一款基于PCI-Express总线的声发射检测系统。采用全新的PCI-E总线技术，远高于PCI、VMI及USB总线处理速度。单卡8个通道，尺寸只有传统PCI卡的一半，板卡更短更结实，可靠性更高，速度更快。同时具有波形流功能，集经典声发射技术;经典增强声发射技术;模态声发射(MAE)与一身。高速度、高性能声发射仪，具有线性定位、柱式定位、球面定位、立式储罐底板定位等功能，可进行各种参数的相关分析及三维显示，适合研究及各类现场应用。

二.主要技术参数：

v单卡具有8个声发射通道 

v每通道4个高通，3个低通模拟滤波器 

v超过500个自由组合数字滤波器 

v声发射及外参精度：18位 A/D 

v采样率10MHz

v8个外参数通道

v实时/同步声发射特征抽取及波形采集/分析

v不受板卡内存限制的连续波形流采集

v报警输出

v8个数字输入，8个数字输出口

v支持5V/28V放大器

v支持示波器模式(无前放信号直接输入)

v具有8个定位组功能 

三.适用场景：

   主要用于压力容器、管道、储罐及其它结构的安全检测与在线监测。

四.检测案例：

案例一：裂纹损伤声发射监测

声发射源：产生声发射信号的物理源，例如裂纹扩展（晶体材料、非晶体材料）、缺陷的冲击、缺陷的啮合、缺陷处材料的崩落、泄漏、冲击、刮蹭等均会产生声发射。

(1) 金属构件开裂与变形是典型的声发射源机制

(2) 得到裂纹萌生的发生的时间，在哪个时刻开始萌生微裂纹

(3) 获得裂纹扩展的位置信息和发展过程信息，表征裂纹的扩展方向

(4) 通过信号的幅度能量可以得到信号开裂的强度信息

(5) 采集波形数据，进行频谱特征提取，得到不同损伤模式的频率成分分布

(6) 通过全过程的监测，得到裂纹萌生到材料失效、结构失效的全过程信息

(7) 结合断裂力学、损伤力学对剩余寿命进行评估，为预测预报提供数据支撑

裂纹开裂典型的突发型波形图

疲劳加载过程的信号累计曲线图

案例二：预制通孔混凝土试件损伤监测

(1) 声发射技术可应用于预制通孔混凝土试件单轴加载结构损伤和缺陷的检测。

(2) 在线监测结构的裂缝发展情况及对其做破损程度评估。

(3) 结合声发射参数与力学参数间的关系、声发射在断裂力学中的应用、混凝土材料的凯塞效应与应用以及现代非线性理论和方法与声发射技术相互结合

(4) 对声发射进行波形分析，得到结构开裂和断裂能的关系

(5) 用于分析结构破损过程和预测结构的使用寿命。

预制通孔混凝土试件单轴加载损伤定位趋势图

案例三：数控机床冲头折断监测

监测时采取的方式是一冲一停或多冲一停（多冲为一个冲头连续多次冲孔再停），每次只用一个冲头进行冲孔。此次监测采用的冲头均为6mm冲头。下图中蓝色方框区域为放置传感器区域。加工时，板材沿着水平方向右行进，进一段距离（该距离可通过机床的控制系统进行控制）停一次，在停止的同时，冲头向下运动，进行冲孔，冲孔完成后，板材继续水平向右运动。

总结：

应力波对于冲头折断信号可以进行有效的采集及显示；通过正常冲头冲孔和冲头折断两种信号的对比，可以看出冲头折断的信号特征明显，可以和未折断时的数据有效区分；

案例四：岩石单轴压缩测试

实验过程的各阶段信号幅值-时间特征，由图形可知，岩石试样在受载过程中产生丰富的声发射信号，其信号高幅值的间断性、多次出现反映了岩石试样的不均匀性和一定的弹性特征。由图性中各加载、保载、卸载、重新加载的受力过程和信号的变化情况来看，岩石的受力过程与声发射信号具有较好的相关性，且在一定程度上满足凯瑟尔效应，揭示了岩石具有一定的弹塑性变形特征，不同的应力状态下，其内应力的重新分布和调整会产生声发射信号。

案例五：纤维增强型混凝土材料声发射疲劳损伤测试

纤维增强型混凝土是近年来出现的一种新型的混凝土材料，是在传统的混凝土材料中添加一定比例的纤维包括钢丝纤维。这种材料由于离散纤维的加入大大提高混凝土材料的强度及疲劳性能，同时也大大提高这种实际应用中的抗破坏能力。在这种材料的研究和应用方面颇有建树，本文恰是应这个团队的之邀对其钢丝纤维增强型混凝土材料在三点弯曲试验过程中进行声发射损伤监测，试图研究疲劳损伤过程的声发射特征。

从0-8000秒左右时间AE信号很少，说明这段时间内，材料的损伤很小或处于早期的缺陷萌生阶段。从图中可以看到在8000秒左右出现一次明显AE信号突升现象。说明此时出现一次较大的AE活动源或缺陷活动现象。

案例六：桥梁缆索疲劳断丝声发射监测

悬索桥及斜拉桥是近年来桥梁家族的重要成员，许多大型、超大型桥梁都建成悬索桥或斜拉桥。这类桥梁不仅造型美观，甚至美轮美奂，更具有其他类型桥梁无与伦比的结构优势以及大跨度能力。众所周知这类桥梁的核心承力部件是不同形式的缆索，缆索的承载能力和强度、寿命情况直接关系到这类桥梁的安全和寿命；而缆索的强度、寿命情况的决定因素是缆索的断丝情况。所以，有效、及时监测到缆索的断丝对缆索的健康监测乃至整个桥梁的健康/安全监测至关重要。

通常一种新类型的缆索制造出来或者在建桥梁的主要缆索类型要得到桥梁业主的认可并对于在建桥梁要对缆索进行1:1的疲劳强度实验，而且模拟真实的工作载荷工况。本文对其正在进行的某缆索制造厂生产的一种缆索进行疲劳实验验证过程中用声发射技术进行缆索的断丝监测。以往这类监测的传统方法是应变监测和缆索的整体位移监测，声发射技术在该所是首次用于缆索的断丝监测。该缆索的整个疲劳实验持续时间为三个月左右，本文只对整个疲劳实验最后阶段进行了一个星期左右的声发射监测。

案例七：岩石的三维定位及声学特性测试

岩石在压力作用下的声发射监测为岩石内部应力分布及破坏机理研究提供了非常重要的信息。在这种情况下所检测到的弹性应力波来自于不用的声发射源，如岩石材料晶粒的微破裂、晶粒边界滑移、摩擦、空隙破坏、剪切断裂等。应力波成分既有压缩波，也有剪切波。由于在高压、高温条件下岩石的力学参数，如杨氏模量、剪切模量、体积弹性模量及泊松比等，将随压力与温度变化，故在加压的过程中对这些参数进行实时测量对研究岩石沉降与压实特性，压实损伤机理、岩石空隙的流体特性及岩石的各项异性有重要的意义。为此，在压力测试过程中对试件采用主动发射与接收纵波或横波的方式获得纵波和横波在不同压力下的速度并由此计算弹性模量、泊松比等参数时获得岩石力学动态变化特性的有效手段。

      1)纵波速度、方向1的横波速度、方向2（垂直于方向1）的横波速度；

2) 方向1的杨氏模量、方向2的杨氏模量；

3)方向1的剪切模量、方向2的剪切模量；

4)方向1的泊松比、方向2的泊松比；

5)方向1的拉姆常数、方向2的拉姆常数；

6)方向1的体积弹性模量、方向2的体积弹性模量。

案例八： 声波测试及三维定位测试主动发射系统

岩样为直径100mm，高度200mm的盐岩试块。在岩样上一共布置10个传感器，岩样侧面的四个探头和声发射系统1-4通道相连，用于三维定位；顶部的三个探头（横波1、横波2、纵波）和高压发射卡多路切换器的1、2、3通道相连，用于激发150V的脉冲信号；底部的三个探头（横波1’、横波2’、纵波’）和声发射系统的7、8、9通道相连，用于接收顶部发射的信号；1410卡的低压输出接口和声发射系统10通道相连用于同步信号。

注：

静态过程中获得岩石声速速度场信息

动态过程中得到岩石受载过程损伤的定位信息

动态过程中不同载荷条件下的声速速度场信息

案例九：变压器局放模拟源应用测试

材料中局域源快速释放能量产生瞬态弹性波的现象称为超声，也称为应力波发射。超声是指局域源快速释放能量产生机械震荡，并通过传播介质以波动的形式向外传播。变压器内部能够形成电压差的部位都可视为两个电极，不同的压力差会使得电极间的介质处于不同状态，当达到介质的电离强度，便会形成电离击穿，极间电流（离子的运动）会与介质粒子发生快速碰撞，产生声、光、电、磁等物理现象，其中的声现象就是介质的机械震荡，通过超声传感器对震荡信号的接收，并根据到达的时差关系，便可以对信号进行定位分析。

案例十：玻璃纤维气瓶测试

本次实验使用Micro-Ⅱ Express对玻璃纤维材料气罐进行衰减测试，利用4个PK15I探头，柱面定位在软件上绘制平面展开图和三位柱面图。

案例十一：碳纤维气瓶测试

本次实验使用Micro-Ⅱ Express对碳纤维材料气罐进行衰减测试，利用6个PK15I探头，柱面定位在软件上绘制平面展开图和三位柱面图。

案例十二：神经网络系统