基于静电与声发射传感器的气送颗粒截面分布测量

通过气力管道输送固相物料颗粒的方式广泛存在于工业生产过程中。在大尺度气力输送管道中,颗粒流动状态复杂且分布不均,为精确表征管道内颗粒的流动状态,提出一种融合静电传感器和声发射传感器信息的气送颗粒参数分布测量方法。为了获得颗粒在管道横截面上局部参数信息,将边长为200 mm的方形管道横截面均分为16个静电测量区域和4个声发射测量区域。在30组不同的输送速度和质量流量条件下开展实验研究。结果表明,大尺度方形管道横截面上固相颗粒参数分布不均匀,速度分布情况符合渐扩管道流动规律。结合局部颗粒速度分析质量流量分布的测量结果,发现静电信号与声发射信号的均方根值所表征的颗粒相对质量流量分布变化趋势相同。

基于PMN-PT的宽带高灵敏双谐振式声发射传感器研究

声发射传感器被广泛应用于局部放电检测中,而基于PZT压电陶瓷的声发射传感器难以同时满足越来越高的灵敏度和带宽需求。该文设计了一种双谐振式声发射传感器,采用高性能铁电单晶PMN-PT作为压电振子,并使用谐振峰耦合,可同时提升灵敏度和带宽。所制备的传感器实现了76.2 dB的高灵敏度,20~105 kHz的大带宽,且具备良好的稳定性。对比基于PZT-5H的声发射传感器,其具有更高的灵敏度和信噪比。

互易法校准压电型声发射传感器的研究与实现

声发射传感器的校准是实现声发射定量技术的前提，依据电声换能器互易原理，在计算互易常数的基础上，建立了适用于压电型声发射传感器表面波和纵波互易的校准系统。通过设置特定的激励信号波形，依据接收电压信号与激励电流信号之间的时间延迟，准确获取电流信号与电压信号对应的特征值，实现了声发射传感器的表面波和纵波互易校准。由于传感器的尺寸效应，传感器在高频时的表面波速度灵敏度低于纵波灵敏度，不确定度评定结果表明，声发射传感器速度灵敏度的互易法校准不确定度为1．2dB。

泄漏声发射传感器性能检测技术研究

提出了利用压电晶体逆压电效应作为标准声源的声发射传感器的性能检测方法。在此基础上,设计实现了基于比较检测法的泄漏声发射传感器性能检测系统,并应用到泄漏声发射传感器辐照后的性能检测中。检测结果和传感器使用效果表明,该方法用于声发射传感器性能检测是可行的。

声发射传感器及其应用

本文介绍一组用于声发射研究的压电传感器,它们是高灵敏度传感器、差动传感器、宽频带传感器、含内建式前放的传感器、高频调谐传感器、超小型传感器、带固定磁座传感器以及在高温、辐照环境使用的传感器,并介绍了这些传感器的结构、特点以及典型应用。

流体声发射传感器实验性能研究

在专用实验台和测试系统上，对流体声发射传感器进行了水流体、油流体和空气流体及流体温度变化时的多种实验，给出了实验性能曲线，对影响其传播性能的各种因素进行了讨论，针对金属表面摩擦磨损进行了实验研究，给出了此流体声发射传感器传播的经验模型，为正确利用此流体声发射传感器奠定了实验基础，

基于声发射传感器的高温超导线圈临界电流的研究

用经验失超判据EC=1μV/cm可以对高温超导线圈在直流情况下的临界电流进行检测,但对于高温超导线圈交流时的临界电流还没有一个标准。利用声发射传感器对高温超导线圈的交流临界电流进行了初步研究,并把结果与直流临界电流进行了比较,结果表明在低于直流临界电流时,声发射传感器获得了明显改变的声信号,即高温超导线圈的交流临界电流小于直流临界电流。

基于OPCM声发射传感器的新的SHM技术

提出将地震工程中反射地震法与新型正交异性压电复合材料OPCM声发射(AE)传感技术相结合,应用到土木工程结构健康监测SHM系统中.用细观力学方法分析OPCM AE传感元件的正交异性特征,此特征克服了传统的单一压电陶瓷(PZT)换能器在监测过程中无法避免的土木工程结构构件侧面反射信号干扰的难题,采用椭圆损伤定位法确定损伤位置,使反射地震法与AE传感技术应用于SHM系统成为可能.设计了性能对比实验,在混凝土试件表面分别布置PZT元件和OPCM元件,验证了新的SHM技术应用于混凝土SHM系统的可行性以及OPCM元件避免侧面反射信号干扰的能力.

偏振正交双频DBR腐蚀声发射传感器研究

为了实现基于光纤传感器的金属腐蚀在线监测,以金属Q235腐蚀声发射在线监测为目标,采用分布式布喇格反射(DBR)光纤激光器作为腐蚀声发射传感器的方法,通过对偏振正交DBR光纤激光器的工作机理及模型进行研究,分析了偏振正交双频DBR激光器用于腐蚀声发射传感器的谐振腔参量对其性能影响的规律,并进行了基于偏振正交双频DBR激光器的声发射检测实验,实现了偏振正交DBR光纤激光器的优化设计,提出了表征Q235碳钢腐蚀阶段的特征量。结果表明,偏振正交DBR光纤激光器不仅能实现对金属腐蚀声信号的检测,其检测频带范围为0MHz^1MHz,还能实现通过平均拍频值的变化来表征金属腐蚀主要的3个腐蚀阶段。该研究为偏振正交DBR腐蚀声发射传感器及组网的优化设计与制作提供了理论和技术基础,对金属腐蚀特别是核级关键材料的在线腐蚀监测具有重要意义。

声发射传感器原位计量校准方法研究

声发射检测系统是一种实时监测结构变化的无损检测设备,广泛应用于飞机结构强度试验,且粘贴于试验件表面。本文针对其不易拆卸的声发射传感器的计量校准需求,研究设计了一套适应的试验现场原位计量校准方法,确保该类传感器量值溯源的一致性,满足质量与适航要求。

基于NI LabVIEW的声发射传感器校准系统的设计

介绍了以LabVIEW为开发平台,基于信号发生器Agilent 33220和示波器Tektronix DPO4024,通过Tektronix DPO MSO 2000 4000 Series(示波器设备驱动程序)以及Agilent 33XXX Series(信号发生器设备驱动程序)实现声发射传感器的信号测量,通过进一步的比较和分析,得出声发射传感器的灵敏度。实验结果证明,该设计操作简单,界面清晰完整,可靠性高。

我国自主研发的耐辐射声发射传感器为核电站安全“把脉”

近日,中国工程物理研究院总体工程研究所继自主研发核电站用高温耐辐射加速度传感器之后,其新研发的耐辐射声发射传感器也顺利通过验收,该设备与中国核动力研究设计院的泄漏监测系统配套,已提供＂华龙一号＂的福清5号、6号机组投入使用。这一系列产品的交付,标志着我国成功打破国外技术封锁和垄断,拥有国产化的核电安全监测＂听诊把脉＂设备。

GIS缺陷检测用低功耗智能无线振动加速度-声发射融合传感器

针对气体绝缘组合电器(GIS)机械和绝缘缺陷的同时同地感知,本文提出一种低功耗智能无线振动加速度-声发射融合传感器。进行了传感器融合结构设计和仿真验证,使用蓝牙低功耗(BLE)实现传感器与客户端通信。首次将伪随机M序列应用于压电传感器的阻抗响应自校准,单次校准仅需数毫秒和数毫瓦。测试结果表明,传感器100 Hz~2 kHz内平均振动灵敏度为511 mV/g, 20~100 kHz内超声灵敏度稳定在70~90 dB之间,相对不确定度小于2%;工作距离小于8 m时,数据传输速率在1 Mbps以上。在设置金属颗粒缺陷的实际GIS设备上开展机械振动-局部放电联合试验,结果表明传感器可实现设备机械振动和超声波信号的同时同地测量,为电力设备运行状态的分布式检测提供了新型有效的方法和手段。

阀门内漏声发射检测传感器布局的试验研究

为研究传感器布局对阀门内漏声发射检测效果的影响,搭建了阀门内漏声发射检测试验平台。将三只相同参数的声发射传感器分别安装在阀门上游、本体和下游,并在不同的泄漏率工况下同时采集泄漏声发射信号。采用小波包分解重构、提取信号平均能量均方根(RMS)和线性拟合等方法,对采集信号进行特征提取分析。提取结果表明,三个位置传感器输出信号幅值随泄漏率的变化均接近线性关系。其中:安装在阀门下游处的声发射传感器输出信号能量更加集中,且幅值随泄漏率变化的线性度最好;安装在阀门上游处的声发射传感器输出信号幅值随泄漏率变化的线性度最差。在已有研究基础上,通过试验对比阀门上游、本体和下游传感器所测数据。试验结果表明,将传感器安装在下游靠近阀门处,可有效提高阀门内漏率声发射检测精度,并为预估阀门剩余寿命提供依据。

基于多传感器的干式变压器故障诊断系统设计

为实现对电力系统中的干式变压器的状态监测及早期故障诊断,结合声发射传感器、温度传感器、湿度传感器等多类传感器对干式变压器进行状态监测和故障诊断,开发一套基于LabVIEW的干式变压器故障诊断系统。针对声发射、温度、湿度等数据,采用基于金豺优化算法的变分模态分解方法,提取出数据趋势,根据趋势的变化规律识别出潜在的早期故障;针对高采样率的声发射数据,采用基于多尺度Teager能量算子(TEO)的特征提取方法,提取出早期故障的微弱特征。仿真和应用表明,系统对信噪比为-10 dB左右的微弱早期故障信号具有优越的识别和诊断能力。系统的优点是结合声发射对材料劣化的敏感性和趋势及微弱特征分析方法,可在故障早期进行预警,而无须完全依赖指标阈值。

基于光纤传感器的声发射检测系统性能测试

作为最有潜力替代常规压电传感器的光纤声发射检测方法之一,光纤布拉格光栅(FBG)传感器由于其体积小、抗电磁干扰、易实现分布式检测等特点,已成为国内外研究热点,并出现了商用FBG声发射检测产品。为了更深入地理解FBG传感器的检测效果和应用特性,采用落球实验作为测试用的声发射源,分析了FBG传感系统的声发射信号检测性能,并对比了FBG传感器和压电传感器2种声发射检测系统的时频域响应特性。实验结果表明,信号采样频率范围偏低是制约FBG光纤检测技术在声发射检测上应用的最大障碍。

3D打印光纤法布里-珀罗腔声发射传感器

提出一种基于非本征法布里-珀罗腔的新型光纤声发射传感器。采用数字光处理3D打印技术制备声振动敏感膜片,该结构基于灵活的数字模型设计,可一次成型,易于与标准光纤陶瓷插芯表面集成。实验结果表明:所制备的法布里-珀罗传感器具有较高的消光比;该声发射传感器在频率为600 Hz^2.4 kHz时具有较高的灵敏度,在频率为1.6 kHz时,声压灵敏度为2.81 mV/Pa。基于3D打印技术的光纤声发射传感器具有稳定性好、制备工艺简单等优点,在声发射检测领域具有潜在的应用前景。

纳米Si薄膜场发射压力传感器研究

设计研制了一种基于量子隧道效应机制的锥膜一体新结构场发射压力传感器原型器件。测试表明当外加电场为5.6×10~5V/m时,器件有效区域发射电流密度可达53.5A/m^2,由此可看出低维半导体纳米硅技术有效地引入了微电子和硅微机械加工技术相结合的微机电系统,对提高器件发射效率,改善敏感性能效果是明显的。通过三维实体建模与有限元仿真技术,对器件进行了压力形变计算。结果表明,尖锥体的存在,对敏感弹性薄膜在额定压力作用下的最大挠度影响小于0.4％,锥膜一体结构设计是合理的。

压电膜片传感器的声发射特性研究

现代自动化工业中,声发射传感器已被广泛应用于材料损伤监测,旧式商用声发射传感器因为结构脆弱,在实际应用中需直接粘于被测结构表面,导致二次利用率不高.为使所应用的监测系统效益比更高,本文提出一种采用压电隔膜作为敏感芯体的传感器结构.利用铅笔断裂法对其声学特性进行表征,测试结果显示,压电隔膜传感器和传统AE(声发射)商用传感器对信号的响应频率相关性最高可达到0.8以上.基于结果的良好相关性,可证明压电隔膜传感器具备结构简单、高效、耐用性高等优点,能够作为一种用于监测加工工艺过程的低成本替代方案.

检测刀具磨损和破损的声发射传感器

对用于检测刀具磨损和破损状况的声发射传感器进行了探析，包括声发射传感器的设计分析标定及标定装置的分析和模拟声发射信号源的产生等。