[发明专利]一种利用声发射检测土质综合体土料特性的无损检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及利用声发射的无损检测方法，属于无损检测领域。

背景技术

声波在媒质中的传播与衰减是描述媒质特性的两个重要参数，声波在媒质中的传播和衰减与媒质的微观结构和物理化学性质有着密切的关系，可以通过声学参数的测量，来检测被测媒质的特性变化。

声发射自动测试技术(AST)是声发射技术的延伸，声发射技术是材料或结构在动态过程中产生的应力波传播现象，由于干扰因素太多而造成测试的不确定性。而声发射自动测试技术，不同于传统声发射被动接受信号的特点，具有以下技术优点：

1、声发射的矩形脉冲波具有一定的规律性，使得接受到的信号规律性也很强，能很好的进行信号去噪，测试干扰变少，规律性变强；

2、声发射传感器既可以作为发射信号的传感器也能作为接受声发射信号的传感器，在测试的时候能减少传感器数量上的使用；

3、声发射传感器具有防水，抵抗一定压力的良好特性，既能在材料表面布置声发射传感器，又能在媒质内部布置声发射传感器，能运用于各种不同的环境下进行测试；

4、声发射自动测试技术界面简单，只需在声发射AST界面选择其中一个传感器发生脉冲波信号，另外传感器接收信号，通过对发射和接收到的声发射信号进行传播与衰减的分析，可以得到媒质的特性变化，进而分析被检测物体的特性变化，操作简便，步骤简单，可实现动态、高效、自动的检测。

目前声发射在土木工程检测领域有着广泛的应用前景，由于声发射传统被动接受信号的特点，让声发射更偏向于监测领域，而声发射自动测试技术能将声发射更好的推广运用到检测邻域。传统的检测技术都是借用地质勘探用的物探仪器，不能完全满足检测需要，尤其是在接收到的信号的准确性和完整性以及装置使用的灵活度上，声发射自动测试技术(AST)则能给检测领域提供一种全新的、自动的、灵活的无损检测技术方法。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种利用声发射的无损检测方法，通过在待检测的媒质中布置声发射的发射传感器和接收传感器，利用检测脉冲波的传播速度和衰减系数，得到媒质的特性变化，该技术操作简便，操作灵活。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种利用声发射的无损检测方法，包括以下步骤：

(1)在媒质内部或材料表面布置若干对声发射传感器和声接收传感器，声接收传感器的接收信号探头接收面与声发射传感器发射面相互对面设置，声发射传感器和声接收传感器的间距为S；

(2)设置脉冲波参数，利用声发射传感器进行声发射信号的发射；

(3)通过媒质的传播，声接收传感器接收声发射信号，信号传播时间为t；

(4)计算脉冲波的传播速度v＝S/t，S为发射传感器与接收传感器的距离，t为传播时间；

(5)计算脉冲波的衰减系数α，其中：P₀为发射传感器的幅值，P为接收信号传感器接收到的信号幅值；

(6)根据脉冲波的传播速度V和衰减系数α，判断媒质的特性变化，首先根据声发射频谱图，确定发射波的主频，由主频和测试得到的衰减系数α，判断媒质的特性，比如相对密度、含水率等。

所述步骤(6)中，对于10～40kHz主频的声发射脉冲波下，当砂样的衰减系数α>5dB/cm，波速<300m/s，则砂样为松散的干砂；当砂样的衰减系数α<2dB/cm，波速>1500m/s，则砂样偏密实饱和，通过对衰减系数和波速测测试，我们可以知道砂样的密实程度以及含水率大小，可以通过波速反算出砂样的弹性模量、剪切模量、泊松比等与变形相关的力学指标参数，以及通过密实程度和含水率的变化预测透水砂基管涌的发生。