土木基础设施声发射监测

声发射是指由于固体内部结构的损坏或任何不可逆变化而在固体中产生的声波辐射。声发射监测以其在民用基础设施结构健康监测中的应用而闻名。

结构健康监测

健康监测是一个实施检查、评估、反应、复检和再评估的过程，以维持系统的功能。结构健康监测(SHM)广泛应用于大型民用基础设施的评估和可靠性评价。

结构健康监测通常包括对结构系统的长期观察，通过定期检查、评估和反应，以达到目标的使用寿命。为此，从一开始就要制定维护计划和预算。为了确保系统在整个生命周期内的完整性、安全性和可靠性，所有这些过程都要持续执行。

SHM是如何工作的?

SHM这个术语是指安装在结构中的传感器阵列，用于实时收集数据。采集到的数据通过指定的嵌入式软件传输到上位机进行进一步的分析和提取结构的现状。

各种传感器和传感器可用于实时数据收集的目的。这包括应变计，位移传感器，热电偶，湿度计，声学传感器等。所有这些数据都是实时采集的，不中断结构的日常服务。

分析通常通过比较两种系统状态来完成。SHM可用于损伤定位;它也可以用来评估损害的程度。

声发射监测

声发射监测是SHM的一种著名形式，涉及到使用NDT方法对结构进行实时状态评估。这种方法包括在容易损坏的位置安装一组声波传感器。与传统的无损检测方法不同，声发射的概念依赖于在测试区域内由事件(如开裂、塑性变形)产生的声波。这种永久性的变化可能是由于超载、环境负荷如温度梯度等造成的。当堆积在材料中的弹性能量迅速释放时，这些事件就会产生应力波。这种应力波是用不同频率范围的声发射传感器捕捉到的。根据声发射测试区域的不同，使用具有特定频率范围的换能器来检测事件释放的应力波。

声发射是如何工作的?

不同的参数，如接收信号的能量，主要拾取幅度，阈值水平和记录的事件数，用于分析测试区域的事件。根据特定阵列中每个换能器记录信号的能量，可以确定测试区域内的事件位置。

声发射监测的应用

AE方法用于不同结构的健康监测。下面是AE在结构实时监测中的一些应用:

+高应力下的结构构件，如后张索和预应力索
+有线桥梁
+管道和高压容器
+有疲劳风险的结构，如风力涡轮机、发电机基础等。
+飞机部件，如机翼，发动机连接等。
+有斜坡移动危险的隧道及矿山
+有山体滑坡风险的大坝

声发射方法可以用来监测现有的损伤和裂缝，以跟踪随时间的变化，由于服务负载和潜在的过载。大坝结构中的滑坡或斜坡运动就是这种应用的例子。