在声发射系统中,如果只是单纯的物理连接(传感器 -> 采集卡 -> 软件)是无法直接得出传感器位置和损坏位置的。在软件中需要额外的、关键的前提条件才能计算出这些信息。
整个流程可以分为两个主要阶段:系统设置与校准和数据采集与定位。
一、系统设置与校准
这一步的目的是将所有必要的几何和物理参数输入软件端,为后续的自动定位计算奠定基础。
1、布置传感器并确定其位置
物理布置:根据被测构件的大小和形状,规划传感器阵列。例如,在一块平板上,可以布置4个或以上的传感器形成一个矩形阵列。
建立坐标系:在构件上定义一个坐标系。例如,以构件的左下角或右下角为原点 (0, 0, 0)。
精确测量:使用卷尺、激光测距仪等工具,手动测量每一个传感器在该坐标系下的三维坐标 (X, Y, Z)。
将以上得出的每个传感器的坐标填入到软件中。至此,软件端才能知道每个传感器在空间中的确切位置。
2、测定波速
波速是声发射定位计算中最关键的参数之一,通常需要通过断铅试验来实际测量构件中的平均波速。
断铅试验:
在已知位置的几个点(例如,在传感器阵列包围的区域内)模拟声发射源。标准方法是用0.5mm的HB铅笔芯在构件表面折断(铅笔芯折断的瞬间会产生一个标准的微冲击信号)。
这个点的坐标是已知的,将其输入到软件端后,根据公式,软件利用已知的模拟源到各个传感器的距离和测量到的传播时间,可以计算出一个平均波速。
亦可以在多个点进行多次断铅,计算出一个更精确、可靠的平均波速值。
二、数据采集与定位
当系统完成全部设置与校准后,即进入可定位状态。
开始对构件进行加载(如加压、拉伸等),并启动软件的数据采集功能。一旦构件某处发生损伤,将产生声发射应力波。该应力波以预设波速向外传播,并被布置于不同位置的传感器依次捕获。软件会精确记录每个信号到达各传感器的绝对时间或相对时差。
随后,软件内置的定位算法(最常用的是时差定位法)开始运行。算法首先选取最先接收到信号的传感器作为时间基准,并计算其余传感器相对于该基准的到达时间差。结合已知的波速与传感器空间坐标,软件通过解算一组定位方程,反推出能与实测时差最佳匹配的声源空间位置。
最终,计算得到的声源坐标(X, Y, Z)将实时显示在软件的数据列表中,作为识别出的损伤位置。
三、总结
软件本质上是一个计算工具,其数据采集与损伤定位的准确性,核心依赖于预设参数的精确性。这些参数包括传感器位置、坐标系定义、波速以及定位算法等。它们共同构成了定位结果的精度保障。没有这些精确的前提条件,就不可能获得可靠的损伤定位信息。