声发射信号处理方法分析

    声发射的定义可以分为广义和狭义两种，狭义通常认为材料受外力或内力作用，局域源快速释放能量而产生瞬态弹性波的现象称为声发射(Acoustic Emission)，简称AE。广义的声发射认为像泄漏等外力作用下，激发能量波在材料中传播的现象也是一种声发射。

    声发射是一种常见的物理现象，大多数材料变形和断裂时有声发射发生。但许多材料的声发射信号强度很弱，人耳不能直接听见，需要借助灵敏的电子仪器才能检测出来。用仪器探测、记录、分析声发射信号和利用声发射信号对声发射源进行定量、定性和定位的技术称为声发射检测技术。其基本原理如图1 所示。

    声发射检测技术作为一种动态无损检测方法已经广泛用于各种材料或结构的稳定性评价。声发射检测的目的就是尽早地发现声发射源和尽可能多地得到声发射源的信息。目前，常用的声发射信号的处理方法有特征参量法和波形分析法。

    1.声发射信号的特征参量分析法

    声发射信号特征参量分析法，即对声发射信号特征参量进行处理，用声发射特征参量描述声发射源特性的分析方法。目前，声发射特征参量主要有声发射信号的幅度、能量、振铃计数、事件、上升时间、持续时间和门槛电压等( 如图 2 所示)。这种声发射信号处理技术的研究主要集中在对声发射信号的有效性分析上，主要采用的方法有幅度鉴别、频率鉴别、空间滤波、软件剔噪和信号的事后处理等。

    参量分析法中为了能找到声发射源的特性和内在规律，人们通常使用关联图分析法，即将幅度、持续时间、能量、到达时间、均方根电压值、撞击数、撞击数率、外接参量等之间任意两个变量做关联分析。从声发射参量的关联图中可以找出声发射信号的变化规律，可以区分不同特性的信号。

    2．声发射信号的谱估计方法

    波形频谱分析是通过分析声发射信号的时域或频域波形来获得信息的一种信号处理方法。谱估计可分为经典谱估计和现代谱估计两大类。

    2.1.经典谱估计方法

    经典谱估计是以傅立叶变换为基础，又称为线性谱估计方法。它主要包括相关图法和周期图法以及在此基础上的改进方法 。

    (1)相关图法又称为间接法。它是由随机信号的N个观察值X（0），…，X（N－1），估计出自相关函数RN(m)，然后再求RN(m)的傅立叶变换作为功率谱的估计

    (2)周期图法又称为直接法。它是直接由傅立叶变换得到的，设有限长实序列X(n)的傅立叶变换为

    在Matlab 的函数工具箱里，调用函数为Periodogrm(x)。