一种电磁激励声发射信号的快速处理装置制造方法
【专利摘要】本发明是一种电磁激励声发射信号的快速处理技术装置，包括有：信号采集系统、信号放大系统、数据采集卡、带通滤波系统、基于FFT的声发射信号处理系统。高灵敏性、高速、无畸变的信号采集系统采集到的声发射信号经信号放大系统放大后输入到数据采集卡转换为数字信号；经带通滤波系统后，使用快速傅里叶变换进行信号的时域变换以及频域特征提取，实现对缺陷的判定和定位。本发明使用快速傅里叶变换，可以实现对非铁磁材料的金属薄板裂纹型表面缺陷的电磁声发射信号的快速处理，具有处理速度快、信号特征明显、可信度高的特点，此技术降低了外界环境对声发射技术造成的噪声干扰，可以满足工程应用的易用性和便捷性要求，具有良好的工业应用价值。
【专利说明】一种电磁激励声发射信号的快速处理装置
【技术领域】
[0001]本发明是一种电磁激励声发射信号的快速处理装置，涉及到电磁激励下金属板的声发射信号的快速处理技术。
【背景技术】
[0002]随着制造技术的发展，要求材料在高温、高压、高速度和高负荷下有很好的性能和可靠性，这使得仅做个别截面的检测无法满足工业的要求，声发射技术以其高灵敏性和动态监测特性成为关系民生安全方面的重要检测方法。传统声发射技术一直存在很难从整体信号中提取局部缺陷微弱信号的难题，对于实际的工业应用而言，这极大地限制了声发射检测技术的可信度和应用范围。涡流激励声发射检测方法，能有效地在在缺陷处激发声发射信号，但是主动激励方式下的声发射信号如何处理是一个亟待解决的问题。
【发明内容】
[0003]本发明使用FFT (快速傅里叶变换)，可以实现对非铁磁材料金属薄板裂纹型表面缺陷的电磁声发射信号的快速处理以满足工业应用的需要。
[0004]本发明技术方案:信号采集系统(I)连接信号放大系统(2)，信号放大系统(2)数据采集卡(3)，数据采集卡(3)连接带通滤波系统(4)，带通滤波系统(4)连接基于FFT的声发射信号处理系统(5)。高灵敏性、高速、无畸变的信号采集系统采集到的声发射信号经前置信号放大器放大后输入到数据采集卡转换为数字信号；经带通滤波系统后，使用FFT进行声发射信号的时域变换，进而使用FFT对声发射信号频域特征进行提取，实现对缺陷的判定，并实现定位。
[0005]信号采集系统(I)由电磁超声传感器阵列、耦合系统和传输线缆组成，实现对微弱的原始声发射信号的扑捉和采集。
[0006]信号放大系统(2)由高频振荡及功率放大器(6)、前置信号放大器(7)组成，高频振荡及功率放大器(6)连接前置信号放大器(7)，实现对信号的放大。
[0007]信号经放大后送入数据采集卡(3)，数据采集卡(3)连接带通滤波系统(4)，带通滤波系统(4)连接基于FFT的声发射信号处理系统(5)。
[0008]基于FFT的声发射信号处理系统(5),包括基于FFT的信号声发射信号时域变换
[8]、基于FFT的声发射信号频域特征提取(9)、定位(10)。
[0009]基于FFT的声发射信号时域变换(8)，使用FFT算法对采集的声发射电压信号进行时域分析，实现对信号的快速处理。
[0010]基于FFT的声发射信号频域特征提取(9)，使用FFT算法对采集的声发射电压信号进行频域转换后，提取不同激励电流下的特征峰值频率幅值强度，并在二维的笛卡尔坐标系里面标示相应的点，连接为曲线后可以清晰的看到缺陷的Kaiser效应点，即声发射信号在Kaiser效应点前后会出现一定程度的减小，此特性可以用来实现对缺陷性质的判定。
[0011]本发明使用简单的FFT，可以实现缺陷信号的特征提取，输出的声发射信号使用简单的方法处理后具有很好的可阅读性，提高了对缺陷的准确判定能力。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是本发明的整体结构框图；
[0013]图2是信号采集系统原理图；
[0014]图3是信号放大系统结构框图；
[0015]图4是基于FFT的声发射信号时域变换原理图；
[0016]图5是基于FFT的声发射信号频域特征提取原理图；
[0017]图6是定位原理图；
【具体实施方式】
[0018]下面结合实例和附图对涡流激励声发射的信号快速处理装置作出详细说明。
[0019]如图1所示，高灵敏性、高速、无畸变的信号采集系统(I)采集到的声发射信号经信号放大系统(2)放大后输入到数据采集卡(3)转换为数字信号；经带通滤波系统(4)后，连接基于FFT的声发射信号处理系统(5)，使用FFT实现信号的时域变换(8)，并进一步进行声发射信号的频域特征提取(9);实现对缺陷的判定，并实现定位(10)。
[0020]如图2所示，信号采集系统(I)由电磁超声传感器阵列、耦合系统和传输线缆组成，实现对微弱的原始声发射信号的扑捉和采集。
[0021]如图3所示，信号放大系统(2)由高频振荡及功率放大器(6)、前置信号放大器
(7)组成，高频振荡及功率放大器(6)连接前置信号放大器(7)
[0022]如图4所示，使用FFT算法对采集的声发射电压信号进行时域变换(8)，实现对信号的快速处理。
[0023]如图5所示，基于FFT的声发射信号频域特征提取(9)，使用FFT算法对采集的声发射电压信号频域转换后，提取不同激励电流下的特征峰值频率幅值强度，并在二维的笛卡尔坐标系里面标示相应的点,连接为曲线后可以清晰的看到缺陷的Kaiser效应点。
[0024]如图6所示，二维平面定位使用三个或四个传感器组成阵列进行定位。使用三个传感器定位一般会得到两个定位点，即一个真实AE源和一个伪AE源。采用四个传感器构成菱形阵列进行二维平面定位，增加了一个约束条件，只得到一个真实的AE源。若由探头S1和S3间的时差At1得到双曲线1，由探头S2和S4间的时差At2得到双曲线2，AE源为Q，探头S1和S3间距为a，探头S2和S1的间距为b，波速为V，通过信号到达传感器的时差可以得到信号源的准确位置。
【权利要求】
1.一种电磁激励声发射信号的快速处理装置，他由信号采集系统(I)，信号放大系统(2)、数据采集卡(3)、带通滤波系统(4)、基于FFT的声发射信号处理系统(5)构成。高灵敏性、高速、无畸变的信号采集系统(I)连接信号放大系统(2)，信号放大系统(2)连接数据采集卡(3)，数据采集卡(3)连接带通滤波系统(4)，带通滤波系统(4)连接基于FFT的声发射信号处理系统(5)。
2.根据权利要求1所述的一种电磁激励声发射的信号快速处理装置，其特征还在于:信号采集系统(I)由电磁超声传感器阵列、耦合系统和传输线缆组成，实现对微弱的原始声发射信号的扑捉和采集。
3.根据权利要求1所述的一种电磁激励声发射的信号快速处理装置，其特征还在于:信号放大系统(2)由高频振荡及功率放大器(6)、前置信号放大器(7)组成，高频振荡及功率放大器(6)连接前置信号放大器(7)。 3.根据权利要求1所述的一种电磁激励声发射的信号快速处理装置，其特征还在于:基于FFT的声发射信号处理系统(5)，包括基于FFT的信号声发射信号时域变换(8)、基于FFT的声发射信号频域特征提取(9)、定位(10)。
4.根据权利要求1所述的一种电磁激励声发射的信号快速处理装置，其特征还在于:基于FFT的信号声发射信号时域变换(8)，使用FFT算法对采集的声发射电压信号进行时域分析，实现对信号的快速处理。
5.根据权利要求1所述的一种电磁激励声发射的信号快速处理装置，其特征还在于:基于FFT的声发射信号频域特征提取(9)，使用FFT算法对采集的声发射电压信号进行频域转换后，提取不同激励电流下的特征峰值频率幅值强度，并在二维的笛卡尔坐标系里面标示相应的点，连接为曲线后可以清晰的看到缺陷的Kaiser效应点，即声发射信号在Kaiser效应点前后会出现一定程度的减小，此特性可以用来实现对缺陷性质的判定。
【文档编号】G01N29/14GK103604873SQ201310647550
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年12月2日 优先权日:2013年12月2日
【发明者】张广超, 金亮, 穆浩, 刘杰 申请人:天津工业大学