[發明專利]一種利用聲發射檢測土質綜合體土料特性的無損檢測方法

在審

• 申請號: 201710780972.0
• 申請日: 2017-09-01
• 公開（公告）號: CN107991392A
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 陸俊;明攀;胡少偉;范向前;董茂干;陳徐東
• 申請（專利權）人: 水利部交通運輸部國家能源局南京水利科學研究院
• 主分類號: G01N29/07
• 分類號: G01N29/07;G01N29/11
• 代理公司: 南京先科專利代理事務所(普通合伙)32285
• 代理人: 宋方園

技術領域

本發明涉及利用聲發射的無損檢測方法，屬于無損檢測領域。

背景技術

聲波在媒質中的傳播與衰減是描述媒質特性的兩個重要參數，聲波在媒質中的傳播和衰減與媒質的微觀結構和物理化學性質有著密切的關系，可以通過聲學參數的測量，來檢測被測媒質的特性變化。

聲發射自動測試技術(AST)是聲發射技術的延伸，聲發射技術是材料或結構在動態過程中產生的應力波傳播現象，由于干擾因素太多而造成測試的不確定性。而聲發射自動測試技術，不同于傳統聲發射被動接受信號的特點，具有以下技術優點：

1、聲發射的矩形脈沖波具有一定的規律性，使得接受到的信號規律性也很強，能很好的進行信號去噪，測試干擾變少，規律性變強；

2、聲發射傳感器既可以作為發射信號的傳感器也能作為接受聲發射信號的傳感器，在測試的時候能減少傳感器數量上的使用；

3、聲發射傳感器具有防水，抵抗一定壓力的良好特性，既能在材料表面布置聲發射傳感器，又能在媒質內部布置聲發射傳感器，能運用于各種不同的環境下進行測試；

4、聲發射自動測試技術界面簡單，只需在聲發射AST界面選擇其中一個傳感器發生脈沖波信號，另外傳感器接收信號，通過對發射和接收到的聲發射信號進行傳播與衰減的分析，可以得到媒質的特性變化，進而分析被檢測物體的特性變化，操作簡便，步驟簡單，可實現動態、高效、自動的檢測。

目前聲發射在土木工程檢測領域有著廣泛的應用前景，由于聲發射傳統被動接受信號的特點，讓聲發射更偏向于監測領域，而聲發射自動測試技術能將聲發射更好的推廣運用到檢測鄰域。傳統的檢測技術都是借用地質勘探用的物探儀器，不能完全滿足檢測需要，尤其是在接收到的信號的準確性和完整性以及裝置使用的靈活度上，聲發射自動測試技術(AST)則能給檢測領域提供一種全新的、自動的、靈活的無損檢測技術方法。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種利用聲發射的無損檢測方法，通過在待檢測的媒質中布置聲發射的發射傳感器和接收傳感器，利用檢測脈沖波的傳播速度和衰減系數，得到媒質的特性變化，該技術操作簡便，操作靈活。

技術方案：為解決上述技術問題，本發明的一種利用聲發射的無損檢測方法，包括以下步驟：

(1)在媒質內部或材料表面布置若干對聲發射傳感器和聲接收傳感器，聲接收傳感器的接收信號探頭接收面與聲發射傳感器發射面相互對面設置，聲發射傳感器和聲接收傳感器的間距為S；

(2)設置脈沖波參數，利用聲發射傳感器進行聲發射信號的發射；

(3)通過媒質的傳播，聲接收傳感器接收聲發射信號，信號傳播時間為t；

(4)計算脈沖波的傳播速度v＝S/t，S為發射傳感器與接收傳感器的距離，t為傳播時間；

(5)計算脈沖波的衰減系數α，其中：P₀為發射傳感器的幅值，P為接收信號傳感器接收到的信號幅值；

(6)根據脈沖波的傳播速度V和衰減系數α，判斷媒質的特性變化，首先根據聲發射頻譜圖，確定發射波的主頻，由主頻和測試得到的衰減系數α，判斷媒質的特性，比如相對密度、含水率等。

所述步驟(6)中，對于10～40kHz主頻的聲發射脈沖波下，當砂樣的衰減系數α>5dB/cm，波速<300m/s，則砂樣為松散的干砂；當砂樣的衰減系數α<2dB/cm，波速>1500m/s，則砂樣偏密實飽和，通過對衰減系數和波速測測試，我們可以知道砂樣的密實程度以及含水率大小，可以通過波速反算出砂樣的彈性模量、剪切模量、泊松比等與變形相關的力學指標參數，以及通過密實程度和含水率的變化預測透水砂基管涌的發生。