Акустическая эмиссия

Акустическая эмиссия (АЭ) — явление распространения упругих колебаний (акустических волн), генерируемых внезапной деформацией напряженного материала.

Акустико-эмиссионный отклик зависит от структуры материала и режима деформирования. Разные материалы при различных способах нагружения в сильной степени отличаются друг от друга по своему акустико эмиссионному поведению. Существует 2 основных фактора, приводящих к высокой эмиссивности — это хрупкость и гетерогенность материала. Вязкие механизмы разрушения, например, слияние пор в мягких сталях, напротив, приводят к низкой эмиссивности (по энергии и числу сигналов).

Простейший тип волны от акустико-эмиссионного источника представлен на рисунке ниже. Посуществу это импульс напряжения, соответствующий смещению поверхности материала.


Простейшая волна АЭ возникающая в источнике

Волновое смещение представляет собой функцию близкую к ступенчатой. Напряжение, соответствующее смещению, имеет форму импульса, ширина и высота которого зависят от динамики процесса излучения. Импульсы таких источников как проскок микротрещины или разрушение осажденных фракций имеют малую длительность (порядка микросекунд или долей микросекунд). Амплитуда и энергия первоначального импульса акустической эмисии может меняться в широком диапазоне в зависимости от типа источника акустической эмиссии. Зародившаяся волна (импульс) распространяется от источника во всех направлениях, при этом распространение в соответствии с природой источника может носить ярко выраженный анизотропный характер (т.е. зависимость скорости распространения от направления).

Форма первоначальной волны претерпевает существенные изменения при распространении в среде материала и при преобразовании датчиком, поэтому сигнал, пришедший с датчика, весьма отдаленно напоминает исходный сигнал от источника. На рисунке ниже приведён типичный сигнал эмиссии.


Типичный импульсный сигнал АЭ

Такое изменение формы акустико-эмиссионного сигнала является важной проблемой, с которой приходится сталкиваться как при исследованиях функции источника, так и при решении практических задач неразрушающего контроля. Те исследователи, которые стремятся определить первоначальную форму сигнала, используют широкополосные датчики и производят подробный анализ начальной части зарегистрированного сигнала. Это важный, но вместе с тем очень непростой способ исследования, т.к. обработка одного сигнала может занимать длительное время. В связи с этим многие исследователи в области испытания материалов и неразрушающего контроля в большей степени заинтересованы в получении статистических оценок параметров акустической эмиссии, чем в подробном изучении характеристик отдельных источников эмиссии. Они используют узкополосную аппаратуру, позволяющую измерять лишь некоторые параметры формы сигналов, но одновременно с этим — регистрировать большие потоки сигналов (сотни сигналов в секунду).