应用介绍
材料在应力作用下的变形与裂纹扩展，是结构失效的重要机制。声波（声发射）无损检测技术，可以推断损伤情况和发展规律，对结构件损伤发生和发展趋势做出预测。
原理
结构材料中的裂纹、形变、脱粘分层等损伤过程常伴有声波（声发射）信号产生，接收分析这个声波并判断损伤程度和位置，对结构件完整性做出健康评价，用户能够及时对结构件早期损伤进行维修，延长结构件的寿命。
过程可视化
365天在线声发射监测检测，全过程自动分析结果，物联网远程操作使用。
自动给出检测监测诊断结果；
在线和历史数据屏幕显示；
报警信息主动推送。
结果
实现了各种材料的结构件损伤声波（声发射）监测检测，并把损伤等级推送给用户。用户可根据等级及时开展对应维修，以延长结构件寿命，杜绝设备因结构件失效导致的事故和损失。
在线 — — 声波（声发射）采集器安装在被监测诊断的对象上，实现全时段全天候状态监测故障诊断。
智能 — — 自动给出监测诊断结果，不需要人工分析处理数据，不需要人工操作，数据采集分析报告展示整个监测诊断全过程自动进行。
远程 — — 借助物联网系统，用户可以在任何位置得到任意不限距离位置的监测诊断点的监测诊断结果，在线即时结果和历史过程结果。
适用范围
适用于各种材料设备（如桥梁、风电、刀具、储罐、作业平台等设备）的结构件损伤监测。例如：桥梁大坝等金属非金属结构的裂纹开裂，石油化工设备压力容器等金属结构的裂纹开裂，阀门管道等结构的裂纹开裂，发电机、车床等转动设备结构的裂纹开裂等。
解决方案
RAEM1系列远程声波（声发射）监测系统
原理：结构件在长期服役过程中,通常会受到复杂载荷的作用,令其内部或表面产生裂纹,进而产生声波（声发射）信号，信号沿表面传播，被安装在悬臂梁上的声发射传感器接收，RAEM1分析处理信号，通过RAEM1内置的通讯模块将数据发送至云端服务器，云平台远程监测结构件实时状况。
系统组成通讯方式声发射传感器、RAEM1声波（声发射）检测仪、云服务器、客户端4G、WiFi、网口
RAEM1–6系列远程声波（声发射）监测系统
原理：结构件在长期服役过程中,通常会受到复杂载荷的作用,令其内部或表面产生裂纹,进而产生声波（声发射）信号，信号沿表面传播，被安装在悬臂梁上的声发射传感器接收，RAEM1–6分析处理信号，通过RAEM1–6内置的通讯模块将数据发送至云端服务器，云平台远程监测结构件实时状况。
系统组成通讯方式声发射传感器、RAEM1–6声波（声发射）检测仪、云服务器、客户端4G、WiFi、网口
流程
a)关键部位安装设备，检测监测结构件损伤状态；
b)分析验证，得到判据标准；
c)合理配置参数、评级参数；
d)开启监测，达到报警界限，手机、云平台推送报警信息。
设备介绍
智能采集器
名称RAEM1–6声波（声发射）检测仪RAEM1声波（声发射）检测仪采样频率单个通道最大采样率2M点/秒单个通道最大采样率2M点/秒采样精度16位16位通道数单通道、6通道或级联使用单通道或多通道组合使用输入带宽10KHz-800KHz10KHz-800KHz系统噪声优于30dB优于30dB动态范围70dB70dB模拟滤波器30kHz、125kHz两个高通滤波器，80kHz、175kHz两个低通滤波器组合，默认30kHz~80kHz，125kHz~175kHz两种带通滤波器组合，出厂固定30kHz、125kHz两个高通滤波器，80kHz、175kHz两个低通滤波器组合，默认30kHz~80kHz，125kHz~175kHz两种带通滤波器组合，出厂固定数字滤波器0kHz~1000kHz频率范围内任意数值设置直通、高通、低通、带通（结合模拟滤波器使用）256阶的FIR滤波器，0kHz~1000kHz频率范围内任意数值设置直通、高通、低通、带通传感器内置前放系列传感器，三种内置前放可选：28V40dB，12V34dB，5V26dB内置前放系列传感器，三种内置前放可选：28V40dB，12V34dB，5V26dB数据输出波形、参数、参数评级波形、参数、参数评级AE特征参数参数到达时间，幅度，振铃计数，能量，上升时间，上升计数，持续时间，RMS，ASL，峰值频率，质心频率，5个局部功率谱占比到达时间，幅度，振铃计数，能量，上升时间，上升计数，持续时间，RMS，ASL，峰值频率，质心频率，5个局部功率谱占比内置SD卡容量64G（可拓展至512G）64G（可拓展至512G）通讯方式4G、网口、WiFi4G、网口、WiFi、RS485供电12VDC12VDC尺寸长×宽×高：22cm×13cm×8cm圆筒直径φ62mm，高度 100mm重量1.6kg220g安装/底部自带磁性，可吸附于被测物体表面防护等级/IP65工作温度-20℃~60℃（WiFi版本为0℃~60℃）-20℃~60℃（WiFi版本为0℃~60℃）优势基于Linus操作系统，性能稳定，具有无线通信能力，适合长时间远程无人值守监控，设备可级联组成大型监测系统。集信号采集、信号分析、通讯数据输出于一体的智能声发射采集器，其底部带磁性，安装时可将设备直接与金属物体耦合。
台式声波（声发射）检测仪
名称SAEU3H集成声波（声发射）检测仪采样频率单个通道最大采样率10M点/秒，采样率连续可调，每个通道可独立设置采样精度16位数据通过率单个USB3.0接口连接通过率最大高于300MB/秒，两个独立USB3.0接口连接通过率最大高于600MB/秒连续波形采集10M/s采样率16位精度15通道连续波形连续采集大通道数特征参数采集10M/s采样率16位精度128通道特征参数数据采集及存储不丢失采集卡通道数每个采集卡具有4个独立通道采集卡内存容量1Gb每张采集卡采集机箱4通道、20通道、48通道三种基本型号机箱通道扩展多机箱可级联组成128通道声发射系统，每个机箱亦可作为独立主机使用声发射信号处理每个采集卡硬件均具有AE特征参数实时提取功能，通道可独立设置波形采样长度最大单个波形采样长度，每通道可同时达128k采样点，通道可独立设置波形前采功能触发前预采集长度可达128k采样点，通道可独立设置AE信号输入范围±10V，可向下调整信号输入电压范围至±5V，±2V，±1V，±0.1V，通道可独立设置响应频率1kHz-2.5MHz（-3dB带宽）模拟滤波器20kHz、100kHz、400kHz三个高通滤波器，100kHz、400kHz、1200kHz三个低通滤波器，通过软件选择各种组合，可逐个通道独立设置硬件实时数字滤波器1kHz-2MHz频率范围内任意数值设置直通、高通、低通、带通及带阻。主机噪声﹤15dB（空载）动态范围85dB最大信号幅度100dB（使用40dB前放，对应传感器输出为100毫伏）输入阻抗50ΩAE特征参数过门限到达时间、峰值到达时间、幅度、振铃计数、持续时间、相对能量、绝对能量、信号强度、上升计数、上升时间、有效值RMS、平均值ASL、起始相位、12个外参、质心频率、峰值频率、5个局部功率谱、质心频率、原始频率、回荡频率、平均频率外参采集仪器标配8个模拟外参数输入通道，最多可扩展至96个外参通道，外参总采样率达到每秒1M采样点，采样精度16位，外参输入范围±10V，可通过软件变换为信号源的物理单位报警输出主机以开关、灯方式输出报警控制信号机箱尺寸4通道机箱：320mm×125mm×50mm；（长×宽×高）；
20通道机箱：308mm×225mm×133mm；（长×宽×高）；
48通道机箱：308mm×368mm×133mm；（长×宽×高）工作温度10℃～﹢45℃
声发射传感器
名称GI150窄频带内置前放一体化GI40窄频带内置前放一体化谐振频率150KHz40KHz频率范围60KHz～400KHz15KHz～70KHz灵敏度>75dB>75dB前置放大器40dB28V40dB28V接口类型BNCBNC防护等级IP62IP62使用温度-20℃～50℃-20℃～50℃尺寸(mm)Ф30×36.5Ф30×57
清诚云
数据上传到云端物联网平台（清诚云）显示分析。AE特征参数：到达时间，幅度，振铃计数，能量，上升时间，上升计数，持续时间，RMS，ASL，峰值频率，质心频率，5个局部功率谱占比。
远程配置：远程配置参数、定时配置。
相关图：使用参数表中包含的2个声发射参数为横、纵坐标，画出相关曲线或者分布点图、线图等。
系统自动评级，云端远程查看评级结果。声发射数据采用自动分级算法，由声发射特征参数得到强度级别，活度级别，综合级别，灵活设置，可满足不同行业标准的评级需求。
报警推送：达到合适的报警条件主动推送报警信息，报警方式：邮箱、短信。
SWAE软件
SWAE声发射系统软件是实时采集分析和事后分析软件的集合，此外还可使用SWAE软件进行深度分析和处理以详细了解缺陷详细情况，如参数分析、定位分析、相关图分析、波形分析、快速傅里叶变换、小波变换等。
方案案例
1）高温压力容器声波（声发射）监测
◆关键部位安装RAEM1，监测结构件损伤状态
◆开启采集
◆分析验证，得到判据标准
◆验证效果良好，关闭波形和参数输出
◆设置判据，输出得到手机平台推送信息
对某台球形高温压力容器，每4个月进行2个小时加压循环，检测数据结果如下表：
1号高温
压力容器
4个月
8个月
12个月
16个月
20个月
幅度(dB)
52
58
66
75
92
强度等级
低强度
低强度
中强度
中强度
高强度
活度等级
中活度
中活度
中活度
强活度
超强活度
综合等级
II
II
II
III
IV
按标准NBT 47013.9–2015-承压设备无损检测条款6评价结果与分级中的表2、表3、表5的声发射定位源的等级划分，确定a=60，b=80。得到各次检测的级别如上表。（幅度值取定位源中前5个最大的幅度的平均值，且已根据衰减测量结果加以修正）
第1、2、3次检测综合等级为II级；第4次检测综合等级为III级；第5次检测综合等级为IV级。
①云平台：
用户可通过云平台进行远程配置、远程监控，把数据上传到云平台进行显示分析。
图1：1号高温压力容器1号通道(qc_raem1_4g_89)，在第4、8、12、16、20个月的综合级别分别为：II，II，II，III，IV
②手机推送
到达报警界限，手机推送报警信息。报警方式：小程序、邮箱、短信、APP。
据云平台1号高温压力容器数据可知，2022年3月触碰3级报警线，2022年7月触碰4级报警线。手机同步收到报警推送。
③SWAE软件
可云端数据下载后使用清诚的SWAE软件进行深度分析，也可以直接发送到SWAE软件进行实时分析处理。
1号高温压力容器在第3次监测时触碰3级报警线。通过清诚的SWAE软件，可查看数据并定位缺陷部位（仅限于选配了RAEM1无线定位功能或选用RAEM1–6系列的设备才可使用）。
实际案例
1）G50沪渝高速宜昌长江公路大桥钢板裂纹在线检测
图1 宜昌长江大桥
图2 传感器安装
图3 主机采集信号
图4 检测结果
G50沪渝高速宜昌长江公路大桥桥面钢板裂纹声波（声发射）在线监测
2）某化工厂球罐声发射检验
我司对某化工厂650m³球罐进行声发射检测，本次检测是在装置加压过程中进行声发射整体监测和数据采集，压力从 0MPa开始对被检容器进行数据采集，共进行1个加压循环。
图1加载程序图（P-T）
图2传感器分布图
本次检测共布置22个探头（分3层，上下层布置6个，中间层布置8个，上下极各一个，排列成三角网络形式进行局部监测），每个探头均采用RAEM1内置电池带无线同步的采集器，具体布置位置如图2所示。
备注：探头均匀分布，垂直间距4221mm，赤道层水平间距4221mm，上下层水平间距3979mm，1号探头位于铭牌支柱上方。
图3升压阶段事件定位图
图4 保压阶段事件定位图
经过数据分析，本次声发射检测共发现有意义信号源4个S1~S4，如图3。声发射数据定位图见图3～图4。对该声发射源综合等级评定如下表：
编号活性强度综合等级S1中活性低ⅡS2中活性低ⅡS3中活性低ⅡS4中活性低Ⅱ
该声发射源综合等级评定均为Ⅱ级，建议对该声发射源区进行其他常规检验方法的复验。
参考标准NB/T47013.9–2015《承压设备无损检测第9部分：声发射检测》。
优点：免布线，免供电，使用方便
3）金刚石合成过程钉锤开裂的声波（声发射）诊断
人工合成金刚石过程中，呈现正方体的芯料由六个钉锤施力加载，在某一个钉锤加载面收到破裂时，如不能及时停机，则六个钉锤会发生互相顶撞并全部报废的状况；之前由全人工进行人耳巡检，听到异响再跑过去停机，效率低且漏检率高，因此引入声发射在线监控技术，对压机合成过程实时监控对开裂信号发出报警，且引发合成压力机停机机制。
针对现场大幅值的噪声干扰，使用模拟和数字滤波器针对性的去燥，可有效提高检测动态范围；利用声发射独有的事件生成机制，利用空间滤波，可准确识别声源发生位置，并判断钉锤开裂信号。
4）禹城市绿健生物技术有限公司反应釜声发射检测
位于某公司公司磁力驱动反应釜于2011年4月制造，2011年8月投用，壳程介质为镍粉、葡萄糖。
检测实施前，根据检测技术要求，结合该罐具体情况编制了现场检测方案，并于2019年5月对该反应釜进行声发射检测。
通过内部水压填充，结合声发射对容器筒体和封头部位做检测，该容器平时最大工作压力为10.5Mpa，检测环节试验压力为11.6Mpa，经过一次加压循环，在最大工作压力和试验压力时做出声发射评价。
反应釜传感器布置示意图
经衰减测试，下底与上环缝之间可进行时差定位，共使用7个传感器，每个探头均采用RAEM1内置电池带无线同步的采集器，搅拌器法兰座一圈均布3个传感器4～5～6，等间距0.65米；上环缝均布3个传感器1～2～3，等间距1.67米；层间表面间距0.83米；上环缝到下底轴承座3.72米；4#传感器位于1#和2#传感器中线上。
反应釜升压阶段时差定位图
反应釜保压阶段时差定位图
对升压、保压环节声发射数据进行小振铃计数、长持续时间参数过滤后进行时差定位分析。
检验结论：发现一处声发射定位集中源区S1，其强度等级中强，活度等级中活，声发射综合等级为Ⅱ级，建议结合实际情况进行其它无损方法复验。
5）曲臂式高空作业平台声波（声发射）检测
曲臂式高空作业平台故障一般发生在玻璃钢（FRP），或发生金属悬臂的裂纹断裂、平台的失衡倾侧倒下等。
安装示意图
采集模块布置在曲臂式高空作业平台需要检测的部位，采集到的数据上传到云端，通过一定的算法判断出是否出现故障或隐患、判断故障严重程度和确定故障位置，把报警消息推送到客户端，避免重大事故的发生。
案例图
6）高温管线焊缝声波（声发射）监测方案
针对于容器上两道纵缝的监测，使用2个RAEM1单通道声波（声发射）监测模块，每套模块各包含一个用于裂纹检测的谐振为150KHz的高温传感器（350℃），一个宽带40dB放大器及一个采集器。
对所监测的每条焊缝中部位置进行局部保温层破拆，将声发射传感器贴合在焊缝附近并固定，通过同轴电缆将传感器、放大器和声发射采集器进行连接，此后可对保温层进行恢复，声发射采集器需要进行12V直流供电，可根据现场实际情况决定采集器安置位置。
传感器布置示意图
系统连接示意图
实现：
· 对容器在运行状态下的缺陷产生和扩展进行全天候监控；
· 利用缺陷产生的信号的发展趋势变化，对容器运行安全状态提供评估依据；
· 基于大量运行数据的处理，设定容器的安全运行状态预警，当缺陷活性达到一定程度时自动报警；
· 在容器过寿命运行时，根据缺陷信号发展评估容器安全状态，科学延长容器使用寿命。
以下是一些声发射仪的制造商：
QAWRUMS Ltd. — 是中国研究声发射最早最专业，目前为中国声发射行业领军企业，提供声发射传感器、前置放大器、集成声波（声发射）检测仪，物联网声发射解决方案，适用于多种工业应用场景。
美国物理声学公司 (PAC) — 作为世界声发射技术的领导者，提供声发射传感器、前置放大器、通用声发射系统、专用声发射系统、声发射软件和辅件等。
清诚声发射 — 创始人源自清华教授，研究声发射领导的专家学者，是中国声发射学会会长，专业提供声发射检测和监测解决方案，包括声发射仪及相关配件。
北京软岛科技有限公司 — 专业从事声发射仪器的研发和销售，产品包括有线声发射系统、无线声发射系统和高速数据采集仪。
VALLEN Systeme — 国际声发射 (AE) 系统供应商，提供多通道系统、传感器、前置放大器、软件等。
这些制造商提供了多种声发射仪及相关产品，适用于不同的检测和监测需求。