声发射历史记录二十世纪五十年代末

声发射历史记录二十世纪五十年代末,美国人Schofield和Tatro经大量研究发现金属塑性形变的声发射主要由大量位错的运动所引起,而且还得到一个重要的结论,即声发射主要是体积效应而不是表面效应

Tatro进行了导致声发射现象的物理机制方面的研究工作,首次提出声发射可以作为研究工程材料行为疑难问题的工具,并预言声发射在无损检测方面具有独特的潜在优势

第一阶段,1965年,美国Dunegan推出了首台商业化的声发射仪,一直到1983年基本都是纯模拟技术实现的声发射仪,也是第一代声发射仪;第二代声发射仪,1983~1994年,美国PAC的SPARTAN-AT开始引入微处理器,并将声发射系统模块化,部分数字化;第三代声发射仪,1994~2003年,美国DW、美国PAC和德国Vallen将声发射仪全面数字化,声发射传感器接收到的信号经过放大器放大之后直接经AD变换器专为数字信号,然后用数字电路硬件提取特征参数,并按照PDT、HDT、HLT等时间常数来提取声发射波形;第四代声发射仪,2003~2015年,美国PAC将18bit的高速ADC引入PCI总线声发射卡,开启了18bit的高精度采集,除了特征参数和波形外,还启用了包含全部原始信息的波形流功能

在此期间,USB接口的声发射仪也开始出现,并逐步从USB2.0发展到USB3.0,总线传输速度也从40MB提高到400MB;第五代声发射仪,2015至今,中国的鹏翔公司推出了PCIE总线的声发射卡,单卡8通道,每通道18bit30M采样,频率带宽高达1kHz~5MHz,且采用PCIE x8倍速传输,板卡传输带宽高达3GB/s,第四代声发射仪存在的传输瓶颈得到解决

除了声发射特征参数和波形的硬件实时提取之外,波形流功能也得以不受带宽限制的全速采集和实时传输

同时,适合分布式检测的千兆网接口的网络声发射仪开始出现,并将逐步向光纤传输发展,实现远距离的分布式声发射检测

从频率上来划分:第一个阶段,Dunegan等人把声发射的实验频率提高到100kHz-1MHz;第二阶段,声发射仪器的信号带宽提高到100kHz~1.2MHz;第三阶段,声发射仪器的信号带宽拓宽到1kHz~2MHz;第四阶段,声发射仪器的信号带宽提高到1kHz~3MHz;第五阶段,声发射仪器的信号带宽提高到1kHz~5MHz;随着PCIE总线技术和高速ADC的发展,未来可能还会出现10MHz信号频率甚至更高频率的声发射仪

其实,早在1989年10月,日本富士陶瓷公司就生产出了10MHz的标准声发射传感器(型号REF10M)

从信号获取及分析的方式来看,第一个阶段,声发射仪采用的是纯模拟的技术;第二阶段,微处理器被引入到声发射仪中,开始形成模拟和数字电路混合的仪器,信号分析主要是对特征参数进行分析;第三阶段,声发射仪在信号放大进入ADC之后全面数字化,除了特征参数外,还出现了声发射波形的分析手段;第四阶段,声发射仪器开始PCI及USB总线化,ADC的采样精度和采样率得以大幅提高,除了特征参数和波形外,还存储了包含全部原始信息的波形流信号

仅仅是由于总线带宽限制而无法获得多通道的全部波形流文件;第五阶段,声发射仪开始使用PCIE总线,第四代仪器存在的总线带宽瓶颈被打破,除了特征参数和声发射波形外,原始的波形流文件也得以全部实时传输与保存

声发射仪作为一种典型的虚拟仪器,随着计算机总线技术的发展而提高也是必然的趋势

   

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