声发射信号处理技术及其在滚动轴承检测中的应用现状

    滚动轴承是旋转机械中易损件之一，易出现疲劳或损伤等故障，轴承的状态直接影响整台机器的工作性能、可靠性及寿命。因此，对关键轴承进行状态监测意义重大。对于滚动轴承进行故障诊断，常用的方法有振动检测、润滑油液分析、温度检测、声发射检测等。这些方法各有其特点，能在一定程度上反映故障特性但也存在局限性。声发射检测方法具有如下优势：１）声发射信号响应时间短，能迅速反映故障；２）声发射信号具有较宽频率范围，信息量大，利用高频信号进行检测信噪比高；３）可实时显示、定位故障点；４）检测设备安装操作简便。因此声发射检测方法在滚动轴承的故障诊断中得到了广泛应用［１］。

    在声发射检测中，关键问题是要对声发射源的位置和性质进行识别，这个过程中，声发射信号处理是关键技术问题，它涉及的内容广泛且技术复杂程度差异很大。本文试图通过综述２１世纪以来国内外学者对于声发射信号处理技术在滚动轴承检测中应用现状，提出声发射信号处理技术应用于滚动轴承检测的下一步研究内容。

    １　声发射检测技术与常用声发射信号处理技术

    １．１　声发射检测技术

    材料中局部区域应力集中，快速释放能量并产生瞬态弹性波的现象称为声发射（ａｃｏｕｓｔｉｃ　ｅｍｉｓｓｉｏｎ，简称ＡＥ），有时也称为应力波发射。在对固体材料进行加工、处理以及材料的使用过程中，一些因素像位错运动、裂纹萌生与扩展、外加载荷的变化、热胀冷缩、断裂等等都会引起内应力的变化，这种直接与内应力变化机制有关的源，被称为声发射源。

    声发射检的原理如图１所示，当材料内应力变化而形成声发射源，所产生的弹性波传播到材料表面，声发射传感器即可检测到此位移信号并将其转变为电信号，通过放大器放大、记录、信号处理，最终可判断出声发射源的位置及性质。

    １．２　常用的声发射信号处理技术

    声发射信号处理目的是利用各种方法抽取声发射源有用信息，可以通过声发射参数分析，也可以利用现代信号处理方法进行分析，以下对常用的几种方法做一简要介绍。

    １．２．１　参数分析

    参数分析方法是一种经典方法，它是根据声发射信号某些特征参数变化规律及各参数间相互关系判断声发射源信息［２］，包括：１）以计数分析、能量分析及幅度分析为代表的单参数分析方法；２）分布图分析法；３）经历图分析法；４）关联图分析法。此方法具有简单、直观、分析速度快、实时性好、易于理解和测量等特点，在工程检测中得到广泛应用。