本文件规定了混凝土声发射信号的测试方法。

ICS19.100
CCSJ04
中华人民共和国国家标准
GB/T42871-2023/IS016836:2019无损检测
声发射检测
混凝土声发射
信号的测试方法bzxZ.net
Non-destructive testing-Acoustic emission testingMeasurement methodforacousticemissionsignalsinconcrete（ISO16836：2019,IDT）
2023-08-06发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会
2023-08-06实施
规范性引用文件
术语和定义
AE波检测
测试系统
信号分析和AE参数
设置和测试
检测报告
附录A（资料性）
参考文献·
用于混凝土检测的传感器推荐类型GB/T42871—2023/ISO16836:20198
GB/T42871-—2023/IS016836：2019本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
本文件等同采用ISO16836：2019《无损检测混凝土声发射信号的测试方法》。声发射检测
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任本文件由全国无损检测标准化技术委员会（SAC/TC56)提出并归口。本文件起草单位：东南大学、上海材料研究所有限公司、中冶检测认证（上海）有限公司、水利部水工金属结构质量检验测试中心、长沙理工大学、中国特种设备检测研究院、航天智造（上海）科技有限责任公司、中特检仪器（嘉兴）有限公司，本文件主要起草人：丁杰、丁辉、张平辉、伍卫平、郑阳、胡宏伟、晏井利、李东风、王磊、戴挺、韩丽娜、徐国珍、詹军、费勤楠、张宗健。1范围
GB/T42871——2023/ISO16836:2019声发射检测混凝土声发射
无损检测
信号的测试方法
本文件规定了混凝土声发射信号的测试方法。2规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
ISO12713无损检测声发射检测换能器的一级校准（Non-destructivetesting一Acousticemission inspection-Primary calibration of transducers)注：GB/T19800—2005无损检测声发射检测换能器的一级校准（ISO12713：1998，IDT）ISO12714无损检测声发射检测声发射传感器的二级校准（Non-destructivetestingAcoustic emission inspection-Secondary calibrationof acousticemission sensors)注：GB/T19801—2005无损检测声发射检测声发射传感器的二级校准（ISO12714：1999，IDT）ISO12716无损检测声发射检测术语（Non-destructivetestingAcousticemissioninspec-tion-Vocabulary)
注：GB/T12604.4—2005无损检测术语声发射检测（ISO12716：2001，IDT）ISO/TR13115无损检测基于互易性技术的声发射传感器绝对校准方法（Non-destructivetestingMethods for absolute calibration of acoustic emission transducers by the reciprocity technique)3术语和定义
ISO12716界定的以及下列术语和定义适用于本文件。ISO和IEC维护的标准化工作中使用的术语数据库网址如下：IEC电工百科：http：//www.electropedia.org/；-ISO在线浏览平台：https：//www.iso.org/obp。3.1
声发射acousticemission
材料中局部能量源能量快速释放而产生瞬态弹性波。3.2
声发射信号
AEsignal
由传感器检测到的AE波（3.3)（弹性波）转换产生的电信号。3.3
AE波AEwave
能在一个或多个通道（3.4)上以撞击（3.5)形式检测到的波。1
GB/T42871—2023/ISO16836:20193.4
通道channel
由声发射（3.1)传感器检测并由其他装置处理的声发射信号(3.2)通路。3.5
撞击hit
触发特定声发射(3.1)通道(3.4)检测和处理的AE瞬态信号。3.6
事件event
能定位该单一源空间坐标，由两个或两个以上通道（3.4)接收到的来自单一源的一组声发射（3.1)撞击(3.5)。
阵列array
用于对声发射(3.1)源进行定位的AE传感器空间排列。3.8
attenuation
在介质传播中声发射信号幅度的下降。3.9
噪声noise
除声发射（3.1)现象之外的原因产生的信号。注：消除噪声对有效检测声发射信号（3.2）至关重要。4AE波检测
伴随快速释放已储存的应变能，混凝土发生微观断裂，同时微裂缝成核并产生瞬态弹性波。裂缝成核产生的瞬态弹性波称为AE波。采用合适的传感器检测到在材料中传播的AE波，见图1。s
标引说明：
S—用于接收声发射波的声发射传感器；Pa——声发射波传播；
C—裂缝成核；
Ps—声波在空气中的传播。
图1AE波的检测
5测试系统
5.1概述
GB/T42871-2023/IS016836：2019声发射基本测试系统（仅显示模拟组件）见图2。测试系统通常还包括数字信号处理器。Ma
标引说明：
-AE传感器；
一前置放大器；
主放大器；
带通滤波器。
5.2传感器
图2AE测试系统
考虑声耦合，检测混凝土结构产生的声发射信号的声发射传感器应有足够的灵敏度。AE传感器尽量确保不失真地将材料表面的弹性波（振动）转换成电信号。谐振型传感器在谐振响应频率附近最灵敏。宽带传感器在带宽范围内响应几乎相同，但灵敏度低于谐振型传感器。声发射传感器还应具有足够的鲁棒性，以抵抗温度变化、潮湿环境和机械振动的影响。用于混凝土检测的传感器推荐类型，见附录A。除了按ISO12713和ISO12714描述的方法进行校准外，应使用标准声发射源进行声发射传感器的灵敏度校准。ASTME976给出了自动铅笔断芯产生的模拟声发射源。标准声发射源见图3，宜使用导向环。
标引说明：
一自动铅笔的笔芯夹持器；
一硅铁导向环；
一直径为0.5mm且长度为3mm的铅芯。图3标准声发射源
应按ISO/TR13115描述的方法对AE传感器进行绝对校准。5.3放大器
放大器通常由前置放大器和主放大器组成，见图2。前置放大器应靠近AE传感器。放大器的内部噪声应较低，并且输人电压的峰值应小于20μV(26dBAe，当0dBAe=1μV时）。放大器增益以dBAE3
GB/T42871—2023/ISO16836:2019表示，即输出电压V。与输人电压V之比，见公式（1)：dBAe=20 lg
放大器应具有足够的鲁棒性以抵抗环境的影响，并应被妥善防护。5.4滤波器
·（1）
基于AE传感器和放大器的性能，应在检测前确定率范围。频率范围的选择与噪声消除密切相关。在混凝土检测中使用的带通滤波器频率范围宜为几千赫兹到几百千赫兹之间。6信号分析和AE参数
一个波形计为一个声发射事件，声发射信号超过预置门槛的次数称为声发射振铃计数（或简称“计数”）。预置门槛是一个预设的电压等级，检出和处理的AE信号应超过预置门槛。AE计数方法见图4。在多通道检测模式下，每个传感器在其位置上检测AE信号。对于某些传感器，AE信号可能由于衰减或无法探测而未能发现。一个通道的事件计数数量与AE撞击数量对应Re
a）AE计数方法
按脉冲计数的AE事件计数或撞击数量b)
c）按包络计数的AE事件计数或撞击数量标引说明：
AE波形，
一预置门槛；
振铃计数；
一事件计数；
图4AE计数方法
一截止时间。
GB/T42871—2023/ISO16836:2019除了AE事件计数、声发射撞击数和声发射事件外，测试系统还应获取以下声发射参数：振幅幅度；
b）声发射能量；
c）上升时间；
d）持续时间；
到达AE传感器阵列各阵元的时间差；e）
外部参数。
测试系统应获得时间信息以及AE参数。同时，在系统中记录载荷、应变等外部参数。到达时间、持续时间和振幅幅度、预置门槛等波形参数，见图5。上升时间是指AE起始点与信号峰值之间的时间间隔。AE能量有多种计算方法。原则上，AE能量与波形包络线区域的面积相关。RU
标引说明：
预置门槛；
-P波首次超过预置门槛的起始点；到达时间；
持续时间；
幅度；
时间。
图5AE波形参数
7设置和测试
传感器设置
在测试前，AE传感器应进行适当校准，应放置在适当的位置，以覆盖目标区域。应根据以下条件规定AE传感器的数量和测试周期：a）AE信号在被测区域中的传播特性；b）被测区域的应力分布。
7.2环境噪声
在声发射检测之前，应评估噪声水平。应降低风、雨、阳光等外部噪声。如果噪声与声发射信号的频率相近，或者噪声源未知，则应在测试前评估噪声特性。在此基础上，应分离声发射信号与噪声。在确定合适的频率范围后，使用合适的滤波器。5
GB/T42871-2023/IS016836:20197.3测试
在现有结构中，检测和定位活动裂缝的试验不应在对结构功能造成任何重大损害的荷载下进行。根据AE传感器覆盖的空间区域，应选择具有适当频率特性的传感器。在测试前，应通过使用标准声源或等效声源估计目标结构的衰减特性。基于以上信息确定传感器阵列，以保证所有传感器具有相同灵敏度。在测试期间，应正确检出由裂缝引起的AE信号。对于检出的声发射参数，测出其趋势、分布、相关性和位置。此外，多通道检测模式下，通过定位程序对声源进行定位。7.4系统检查
AE通道的灵敏度应使用标准声源进行定期核查。通道间的灵敏度变化应小于士3dBAE。7.5数据存储
系统应配置充足的存储空间以保存测试数据。优先考虑使用计算机分析所有已存储的测试数据。3检测报告
检测报告应信息完整、齐全，至少包括下列内容：检测时间；
a）科
检测人员；
检测仪器；
检测地点；
设置前后的系统检查结果；
设置前后的数据分析结果。
附录A
（资料性）
GB/T42871-2023/IS016836：2019用于混凝土检测的传感器推荐类型在混凝土检测中，宜使用以下类型的传感器：实验室检测小试块，如10cm×20cm，使用150kHz谐振声发射传感器；a)
b）现场检测大试块，如1mX1m×1m，使用60kHz谐振声发射传感器。对于损坏严重的材料或结构，可用谐振小于20kHz的加速度器。声发射源定位，可用分阶段检测程序的方式。考虑到材料/结构的衰减率和传播距离，可采用小于60kHz的声发射传感器或小于20kHz的加速度器，区域定位识别混凝土结构的相对损伤区域。为了明确声发射源，对于区域定位识别出的相对损伤区域，可分别用线性源定位、平面源定位和三维源区域定位识别一维、二维和三维的声发射源。7
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