不同浓度的尾砂胶结充填体破坏过程 声发射特性试验研究*

制备了3种不同质量浓度的充填体试件,进行了单轴压缩声发射试验,分析了不同浓度的充填体力学特性,重点研究了试件破坏过程中的声发射振铃计数、声发射累计撞击数与声发射累计能量的比值(r值)、主频及其相对高频信号激增响应系数特征。研究表明：随着浓度的增加,充填体的峰值强度与弹性模量呈增大趋势,充填体中出现的声发射累计振铃计数越多;r值先升高再持续减小到一个较低值,随着外载荷的增加,进入缓慢升高阶段,峰值前均保持在该阶段。充填体破裂前兆信息在声发射信号主频分布中呈现主频段增多现象,表现为由加载初期的1~2个主频段,在临界主破裂时增多到3~5个主频段;且随着浓度的增加,声发射信号主频频段分布越宽,声发射相对高频信号(160~180 kHz)的激增响应系数呈递减趋势。以上特征可为不同浓度的尾砂胶结充填体稳定性监测、预测提供依据。     

三点弯曲试验 条件下花岗岩声发射横纵波特征及损伤演化*

开展花岗岩三点弯曲试验,利用横纵波两种传感器接收花岗岩破坏过程的声发射信号,对比分析声发射横纵波信号的时频特征,在此基础上,基于声发射横纵波建立损伤变量,探讨花岗岩三点弯曲条件下损伤演化规律。研究结果表明：花岗岩破坏过程声发射横纵波事件率变化趋势较为相似,临近峰值载荷时均加速上升,破坏时达到峰值,但纵波事件率加速点早于横波事件率;声发射横纵波能率变化趋势一致,呈现峰前低水平稳定变化、峰后陡升到峰值的特征。声发射横纵波主频在临近峰值载荷逐渐形成主频条带,但其频率存在差异,纵波主频分布在0~10 kHz、30~50 kHz和100~110 kHz,而横波主频集中分布在0~10 kHz。相比纵波损伤变量,横波损伤变量能够刻画峰后损伤急速发展的过程,能较好地表征花岗岩三点弯曲作用下损伤变化规律。     

激光声信号的频谱特性

构建了激光声实验测量系统,利用脉冲激光聚焦击穿水介质产生声信号,由水听器将声信号转换成电信号并送入数字存储示波器。分析了激光声信号的时频域数学模型,实验研究了激光声信号的频域能量分布,以及激光器重复频率和激光声信号频谱特性的关系。结果表明:激光声信号能量主要集中在200 kHz内,其中100~200 kHz内的能量所占比例约50%。激光声信号的幅频响应极大值点可以受到激光器重复频率的控制。     

304不锈钢点蚀声发射监测研究

为研究304不锈钢在高于常温条件下的点蚀声发射特性,对70℃下6%氯化铁溶液中304不锈钢点蚀过程进行了声发射监测。采用参数和波形分析相结合的方法处理信号,并通过点蚀形貌观察进行验证。结果表明声发射撞击和能量随时间逐渐增加,在某一时段达到峰值,随后下降并维持平稳状态。信号波形主要由幅度、能量较大的低频段(<100kHz)弯曲波和幅度、能量较小的高频段(>100 kHz)扩展波构成。研究结果对304不锈钢高于常温条件下声发射点蚀监测具有一定意义。      

BFRP筋混凝土粘结-滑移声发射特性研究*

为研究BFRP筋与混凝土粘结-滑移过程中的损伤特征,对BFRP筋混凝土粘结试件进行了加载速度为0.1 mm/s的拔出试验。采用声发射技术对损伤过程的特点进行了研究,并且针对破坏预警指标的有效表征进行了深入分析。结果表明,声发射能量、撞击数、振铃计数等参数能够真实反映BFRP筋混凝土粘结受载情况,并得到250 kHz～300 kHz频段的声发射事件百分比及声发射b值范围可以作为粘结应力达到峰值时的预警指标,为BFRP筋混凝土粘结-滑移破坏预警提供了依据。     

舰船辐射噪声模拟发射系统的设计研究

本文依据典型舰船噪声的频谱特性规律,设计研制了一套舰船辐射噪声发射系统实验样机,包括信号结构设计、换能器选择配置、系统构成设计等,本噪声模拟发射系统具有100Hz～16kHz频带噪声的模拟发射功能,包括线谱、连续谱成分,频谱分配和谱线形式可调可控,信号总声源级动态范围达60dB。     

短翅鸣螽的鸣声特征分析与听觉研究

本文利用声分析方法研究了短翅鸣螽Gampsocleis gratiosa鸣声的结构、频谱与时域特征。短翅鸣螽主要靠复翅闭合运动时左翅腹面上的音锉与右翅内缘(刮器)相摩擦而发声。音锉脉冲声列是短翅鸣螽鸣声的基本组分,它由一个开翅脉冲和6—7个闭翅脉冲组成。鸣声的频谱较宽,声能主要分布在3—35kHz范围内;主、次能峰分别位于7.5kHz与4.0kHz附近,在10cm远处鸣声强度L_p约为105dB。鸣声的时域特征与环境温度有关。鸣声的三维数字功率谱图分析揭示了频谱能峰的瞬时变化特征。鸣螽有较高的听觉灵敏度,在与其鸣声主能峰区相应的频率范围内(7—18kHz),反应阈值均在30dBL_p以下。螽斯的听觉神经元能对其鸣声的时域特征进行编码。     

超声换能器带宽对光声成像的影响

研究了不同尺寸吸收体产生的光声压的频谱特性：对于厘米量级、毫米量级和几百个微米量级的吸收体,产生光声压频谱的主要范围分别约为20～300kHz、70kHz～2．5MHz和400kHz～20MHz;讨论了不同频率范围的光声信号对重建图像的影响,低频段的光声信号能反映物体的非边界区域,而高频段的光声信号能突出物体的细微结构,尤其是物体的边界特征。提出了不同尺寸的吸收体要选用或设计不同带宽范围的探测器进行检测的方法．当探测器的带宽范围与光声压频谱范围基本吻合时,损失的频率成份较少,重建的光声图像效果较好,这一结论在仿真和实验结果中都得到了证明。实验用的光源为YAG激光器,波长为532nm,重复频率为30Hz,脉宽为7ns,探测器为针状的PVDF膜水听器,接收面积的直径为1mm。     

向内发射同轴虚阴极振荡器波束互作用的数值模拟研究

对向内发射同轴虚阴极振荡器微波主频进行了解析求解, 利用稳态相对论流体Maxwell方程组得到了微波主频所满足的方程; 同时使用MAFIA程序的TS3模块对向内发射同轴虚阴极振荡器中波束互作用进行了全三维PIC数值模拟研究, 通过对微波输出圆波导中5个传输模式的监测,得到了各模式的频谱分布及输出功率. 结果表明, 在有阳极反射板存在时, 构成的准腔结构能够有效地改善频谱, 从而提高能量转换效率.     

低脆性岩石声发射与断裂力学的理论研究

本文分析了岩石裂纹扩展变形过程中的声发射特性;建立了声发射总数N与应力强度因子K_1之间的一般表达式.此外,文中还用一计算实例介绍了求解式N=AK_I~n 中系数A和n的方法.     

基于光纤耦合器的声发射传感器

为检测变压器内局部放电产生的声发射信号,介绍了一种基于特殊光纤熔融拉锥耦合器型声发射传感器。它是利用声波引起的扰动改变耦合器两臂光功率输出的特点来检测声发射信号。实验结果表明：此种传感器在10kHz～250kHz范围内对声发射信号有良好响应,在155kHz灵敏度为5.6×10^-6V/Pa,噪声为1.8Pa声压,有望在复合材料与结构、电力无损检测方面得到应用。     

一种可同时实现振幅谱与相位谱测量的光声光谱系统

设计了一套可同时测量光声振幅谱与相位谱的光声光谱系统。该系统优化了传统的气体微音器光声光谱系统,增加了相位测量功能,实现了从紫外到近红外区(350~1000nm)的连续波长扫描,测量的最小步进波长为0.1nm,频率调制范围为10~2000Hz。采用虚拟仪器软件LabVIEW,可通过计算机实现仪器控制、实验参数设置、数据自动采集和处理。LabVIEW程序的前面板能动态监控实验过程并实时显示光声振幅谱和相位谱。利用Ho2O3对系统进行鉴定,测得的归一化光声振幅谱与文献结果一致。用该系统研究了喜树碱与羟丙基β环糊精的包合物,实验结果显示将光声相位谱与振幅谱相结合,可以获得样品更丰富的信息。     

钢筋混凝土动态粘结滑移声发射特性试验

为研究不同加载速率下钢筋混凝土粘结-滑移损伤破坏过程中的损伤特征,对钢筋混凝土粘结试件进行了0.01 mm/s～10 mm/s四种不同速度的拔出试验。采用实时动态的声发射监测技术对整个试验过程进行监测,对试验过程中的声发射信号进行声发射振幅-振铃计数特性及功率谱峰值频率特性分析。结果表明,随着滑移速率的增加,声发射振幅-振铃计数拟合曲线变缓,在0～50 k Hz和100～150 k Hz频率范围内的声发射事件比重分别减小和增加。损伤过程的声发射特性对钢筋混凝土粘结滑移损伤演化规律的研究具有重要的价值。     

滚动轴承声信号特征提取和诊断试验研究

为解决振动检测方法不能有效识别低速旋转机械滚动轴承故障问题,利用声发射检测方法,建立了滚动轴承低速声发射信号采集试验装置,对模拟人工缺陷滚动轴承声发射信号进行了采集,进而对滚动轴承声发射信号进行总体平均经验模式分解,结合能量矩及相关系数法综合判断分解后各模态分量的真伪,据此提取出特征信号并做出其局部Hilbert边际谱,最后对滚动轴承各种故障模式进行诊断。试验结果表明该诊断方法能准确识别滚动轴承声发射信号故障频率,依据特征频率及幅值大小可对低速滚动轴承故障进行有效诊断。     

液体中激光等离子体声波特性研究

采用压电陶瓷水听器对液体中激光等离子体声波进行了实验研究.利用小波变换对不同激光能量、不同作用金属物质、不同激光波长下检测的声波信号进行了频谱特性分析.结果表明:液体中激光等离子体声波的频率分布范围为0~150 kHz,激光能量、金属物质与激光波长的改变对声波频率范围并没有太大的影响|小波分解后,低频a6级信号的能量占总能量的绝大部分,所占比例随着金属离化能的增加而减少|信号的主要频率成分为0~10 kHz,集中在a6级,峰值频率为5 kHz.     

液体中激光等离子体声波特性研究

采用压电陶瓷水听器对液体中激光等离子体声波进行了实验研究.利用小波变换对不同激光能量、不同作用金属物质、不同激光波长下检测的声波信号进行了频谱特性分析.结果表明:液体中激光等离子体声波的频率分布范围为0～150 kHz,激光能量、金属物质与激光波长的改变对声波频率范围并没有太大的影响;小波分解后,低频a6级信号的能量占总能量的绝大部分,所占比例随着金属离化能的增加而减少;信号的主要频率成分为0~10 kHz,集中在a6级,峰值频率为5kHz.     

硕螽(Deracantha onos)的发声与听觉

本文利用声分析与神经电生理学方法研究了硕螽(Deracantha onos)鸣声的基本特征、发声机理和听觉灵敏度。硕螽以每秒30—33次的速率运动复翅,主要靠复翅闭合运动时左翅上的音锉与右翅的刮器相摩擦而发声。移去部分锉齿,不影响支配复翅运动神经元的活动节律。音锉脉冲列是硕螽鸣声的基本成分,它由一个开翅脉冲和11—13个闭翅齿脉冲组成。刮器与音锉的每个齿撞击产生一个振荡波,称为齿脉冲。齿脉冲速率约为450次每秒,鸣声的频谱较宽,主要能量分布在6—30kHz范围内;主能峰位于12—14kHz。10cm远处鸣声强度约为110dB L_p。硕螽听觉最佳灵敏度在12—15kHz,最低阈值为35dB L_p听觉的窄带通性质表明硕蠢具有良好的频率选择性。     

超声多普勒法的血流检测

介绍了直发声多普勒法的应用原理，用多普勒法测定血液的关键是检测其速度大小和方向，通过多普勒频移信号的频谱分析，从而求得其振幅谱、功率谱、相位谱以及得到血流速度的分布。     

Q235钢板局部腐蚀声发射信号特性研究

为解决腐蚀声发射源特征提取和识别的难题,直接从理论上证明了腐蚀声发射监测的有效性并推导出声发射信号特征。气泡破裂声发射信号幅值近似与气泡半径平方和液位高度成正比,频率与气泡半径成反比;钢板及其腐蚀产物开裂声发射信号幅值与开裂位置局部应力强度成正比,频率与裂纹扩展速度成正比,与裂纹扩展距离成反比。用低频和高频两套声发射系统,同时长时间监测Q235钢板在10%FeCl_3·6H_2O、10%FeCl_3·6H_2O加0.01 mol/L HCl混合液、5%CuSO_4·5H_2O溶液中的腐蚀情况,辅以监测钢板及钢板腐蚀产物开裂作为验证实验。通过对声发射信号的参数及谱分析,得出不同声发射源可以通过撞击数及功率谱在频域的分布来有效区分。实验结果与理论分析相吻合,研究结果对腐蚀声发射监测技术具有重要指导意义。     

高强混凝土单轴压缩声发射频率特征试验研究

为研究高强混凝土破裂前声发射信号的频率特征,对C60、C70、C80高强混凝土试件进行单轴压缩下的高、低频双通道声发射试验,得到破裂过程的力学参数和声发射参数,探求高强混凝土不同加载阶段声发射信号频率的分布特征。研究表明,三种高强混凝土在峰值应力前,高、低频通道声发射信号均集中在特定的频段内;临近峰值应力时,高、低频通道的声发射信号频率向低频段移动,同时优势频段内的频率趋于分散,这可作为预测高强混凝土破坏的前兆信息。