对赤桉与单板层积材的声发射线性定位研究

    木材的无损检测技术是从20世纪50年代开始发展起来的一门新兴的、综合性的非破坏性检测技术，近十几年得到迅速发展。当前已经普遍使用的木材无损检测手段包括超声波、射线、微波等。除了以上这些静态缺陷无损检测手段之外，声学界近年来还将声发射无损检测技术引入木材结构的在线实时检测中。目前声发射检测技术已在航空航天、石油化工、地质等行业大规模应用。由于该方法是根据信号推断材料或结构内部声发射源的位置及其产生机理的实验技术，因此，具有广阔的应用前景及研究价值。

    声发射（Acoustic Emission, 简称AE）技术是一种新型动态无损检测技术，其利用材料在应力作用下局部会释放出应力波的物理现象对材料中的动态缺陷（例如裂纹）进行探测，并利用多通道技术可以对声发射源进行定位，同时综合声发射信号特征可以判断活动缺陷的位置、强度、活动性等信息。这些信息有助于判断结构损伤程度，可对结构安全进行实时监视和破坏预报。声发射定位技术在木材上应用的可行性研究是木材声发射无损检测技术的关键工作之一。声发射时差定位技术包括一维、二维、三维定位，对于木结构而言，多数木材为长径比很大的一维线状或棒状，而线性定位技术对材质各向异性不甚敏感，因而在木材声发射研究中多选用线性定位技术。本文对赤桉（E. camaldulensis）和单板层积材（LVL，意大利速生材I-69）材料进行线性定位研究，利用声发射模拟源对赤桉和单板层积材材料的线性定位可行性与定位参数进行探索，为后续进行材料声发射特性研究提供了数据基础。

    1 检测原理及方案

    1.1 检测原理

    如图1 所示，从声发射源发出的弹性波在材料中向各个方向进行传播，经过一系列的界面效应后有一部分会传播到安装声发射传感器的表面，并引起表面的振动，声发射传感器接受表面振动的信号并将机械振动转化为电振荡信号，传给前置放大器，放大并滤波后的信号进入声发射采集卡进行全波形的采集与存储，从波形中计算提取到达时间、幅度、振铃计数、能量、上升时间、持续时间等声发射特征参数，然后形成声发射信号的数据阵列，传给主控计算机，经过软件处理显示在屏幕上并保存为一定格式的数据文件。检测人员根据数据显示来推断材料内部的声发射源位置、性质及其严重程度。

    声发射源发出的弹性波其频率范围从几赫到几十兆赫，由于声波在材料中的衰减和频率成正比，并且应尽量避免机械噪声对检测过程的影响，因而常用的声发射检测频率范围为100~500 kHz，木材及木制品声发射信号的频率范围为100~200 kHz。声发射信号从时域图形上可以分为两种类型：突发型和连续型。声发射检测技术主要是针对突发型声发射信号进行处理的故障预报检测技术。