声发射信号处理分析

    声发射技术作为一项新的无损检测技术已经被广泛应用[1]。随着声发射采集手段的不断进步，其信号处理方法已得到了很大的提高。目前，主要的声发射信号处理方法有参数分析法、频谱分析法、神经网络和小波分析法。

    1 参数分析法

    参数分析法是最广泛使用的经典声发射信号分析方法，虽然有很多地方不足，但在多数情况下可以解决实践工程中的许多问题[2]，如图2 所示。

    1.1 单参数分析法

    早期的声发射仪只能得到比较少的参数，所以通常采用单参数分析法去对信号进行分析评价。 常用的有计数分析法、幅度分析法和能量分析法。

    计数法又叫振铃计数，是最通用的声发射评估技术 。 振铃计数就是声发射信号越过设定门槛值的次数，适宜于表征信号类型，也能粗略反映信号的强度和频度。计数法的缺点是易受样品几何形状、门槛电压的影响。

    幅度是声发射信号的重要参数，与声发射源的强度有直接关系。常用于声发射源的类型鉴别，强度及衰减的测量。但是幅度测量受传感器响应频率、阻尼系数等因素的影响。

    能量分析法是目前测量声发射信号的重要方法。能量计数就是信号检波包络线下的面积，反映事件的相对强度，受其他外来因素影响小，也用于声发射源的类型鉴别。 小幅度连续声发射信号能量也可用此方法测量。

    1.2 历程图法

    历程图是信号参数随外变量变化的图形。历程图法可进行声发射源活动性评价、恒载声发射评价和材料起裂点的测量。

    1.3 分布图法

    分布图法是将事件计数按信号参值进行统计分布分析。一般纵轴表示事件计数，横轴为信号参数。其中，幅度分布应用最为广泛。分布图法可以进行声发射源类型鉴别和噪声鉴别。

    1.4 关联图法

    描述任意两个信号参数或者外变量之间的统计关系。 图中每个显示点表示一个事件，两个坐标轴表示两个参数。 通过对参数之间的关联性分析可以区别声发射源类型。

    1.5 列表显示法

    列表显示是将声发射信号参数集中进行时序排列，包括信号参数、外变量和声发射源坐标等 。 通过集中排序可以观察系统对模拟源的响应，测量实际声速和对特殊问题的特殊分析。

    由于参数分析法对仪器的性能要求比较低， 方法简单 、直观，快速，因此仍是检测人员主要使用的方法 。 然而 ，参数法易受外界因素影响，声发射参数只是对信号波形的有限描述，用其表征整个声发射源的特征有一定偏差。