CN102109498A - 一种对三维编制复合材料的无损检测系统及检测分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于声发射技术的三维编制复合材料的无损检测系统及方法。本方法利用声发射传感器接收复合材料在外部负载下产生的声发射信号，对声发射信号实现数字化进而分析材料的受损情况。利用本方法实现了利用声发射技术对碳纤维三维编织复合材料单向拉伸实验的全程动态监测，证明了声发射事件数和碳纤维复合材料的损伤演化有较好的相关性；对碳纤维三维编织复合材料的频谱分析揭示了纤维断裂致使材料的最终破坏，破坏频率表明了材料的损伤特性；利用频谱分析很好地描述了不同类型的损伤模式，并可进一步细化各峰值的频段，进而对损伤类型和机理做出更详细的解释；利用声发射特征参数可分析材料断裂模式。

Description

一种对三维编制复合材料的无损检测系统及检测分析方法

技术领域

本发明属于借助被测材料物理性质，施加外力对被测物进行测试分析的领域，具体涉及一种基于声发射技术的三维编制复合材料的无损检测方法及实现此方法的系统。

背景技术

复合材料的缺陷检测是在不改变复合材料结构的前提下，对其性能进行的测试评估。针对不同的缺陷和损伤形式，可以采用不同的无损检测手段。目前，对于复合材料无损检测的常用方法有X射线、超声波、计算机层析照相(CT)、红外热成像检测、声发射、微波、激光检测法、中子照相法、敲击法以及超声检测法等。

X射线无损检测的检测精度较高，检测结果直观，但完成分层缺陷检测困难，不易发现与X射线垂直方向上的裂纹，且检测速度会对精度有影响，而且检测设备复杂，需要进行安全防护。

超声波检测法主要是利用复合材料本身的缺陷声学特性对超声波传播的影响，来检测材料内部或表面的缺陷。超声检测穿透能力较大，探伤灵敏度较高，不易检查形状复杂的工件，而且要求被检查表面有一定的光洁度，并需要有耦合剂充填满探头和被检查表面之间的空隙，以保证充分的声耦合。此外，超声检测还要求有一定经验的检验人员来进行操作和判断检测结果。

红外热成像检测是利用被测物体内部存在裂缝和缺陷时，物体会改变热传导性能，从而使物体表面温度分布有差别。检测装置可显示出其热辐射的不同，从而判别并检查出缺陷的位置。红外热成像法具有方便快速、精确、低费用的优点，但要求被测件传热性能好，表面发射率高，否则不能进行检测。

微波无损检测是利用微波的穿透力强的特点。其优点是操作方便，不需要使用耦合剂，而且很容易穿过空气介质，检测速度快，可检测出复合材料中的脱粘、分层、裂缝、孔隙等缺陷。但微波检测不适应于金属导体或导电性能较好的复合材料的内部缺陷检测，此外，小于1mm的微小缺陷，微波也很难检测出来。

激光无损检测技术包括激光全息无损检测技术和激光数字错位散斑无损检测技术。利用此技术，可以检测出复合材料中的气孔、夹杂、孔隙、疏松、分层、裂纹等缺陷。激光全息无损检测技术经历了30多年的发展，真正应用到生产实际的项目并不多，而且仅局限在航空航天工业部门。激光无损检测对于检测条件要求较高，而且检测系统复杂，投资大，操作技术要求熟练，因而很难推广应用到生产实际中去，而只能用于军工业生产部门，去解决一些用常规检测方法无法解决而又必须进行无损检测的零部件。

中子射线技术是通过检测中子束通过被检工件后透射的中子束分布图像来分析试件缺陷的检测方法。不同物质具有不同的中子衰减系数，因此透射中子束的分布图像可以形成试件缺陷和杂质等的图像。此方法对复合材料中存在的腐蚀、水汽、粘接质量等缺陷的检测灵敏度较高。但由于中子源价格昂贵及使用时需特别注意中子的安全与防护问题，使得该方法很难得到进一步的推广。

数字敲击无损检测是利用传感器接收来自前段设备对被测件的敲击振动信号，再通过运算电路以及软件程序对采集信号进行后期处理对被测件作出判断的一种无损检测技术。该方法设备简单，操作方便，不受周围环境的影响，仅适合大型复合材料结构的现场检验，但对于小缺陷灵敏度低。

超声检测技术又称应力波因子技术。与通常的无损检测技术不同，超声检测技术主要用于检测和研究材料中分布的细微缺陷群及其对结构力学性能的整体影响，属于材料的完整性评估技术。采用超声检测技术中的振幅C扫描技术也能够对复合材料与金属材料间的粘接界面进行有效检测，但该检测方法对单个、分散的缺陷不敏感。

工业CT，即工业计算机断层扫描成像，其具有直观、准确和无损伤等特点，主要用于工业构件的无损检测。系统通过扫描工件得到断层投影值，然后通过图像重建算法重建出断层图像。工业CT技术复杂性很高，设备价格相对高昂。设备的使用和维护相对难度也较大。另外，重建断层图像需要采集的数据量庞大且检测速度较慢。

综上所述，现有技术中的无损检测方法大多具有投入大、检测速度慢且不能保证测试工件连续测量的缺点。而基于声发射无损检测技术是一种动态的检测方法，能测试材料微观结构的变化，对于三维编织复合材料的编织方法与微观结构力学参数的检测尤为适合，具有实时连续、灵敏度高和操作简便等有优点。目前，国内外对三维编织复合材料的力学分析大多采用试验机对整体性能进行分析，而在微观变形方面研究得较少，而且三维编织复合材料本身制造工艺及其复杂，被检测材料很少。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种基于声发射技术的三维编制复合材料的无损检测方法及实现此方法的系统，解决三维编织复合材料在外力作用下，内部微观结构的变化的测试，测试结果为进一步分析三维编织复合材料的力学性能提供理论基础。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于声发射技术的三维编织复合材料的无损检测系统，

所述无损检测系统包括载荷单元、信号探测及转换单元、信号预处理单元和中央处理器；

所述待测三维编织复合材料设置在所述载荷单元中，由所述载荷单元对待测材料施加外部负载，所述载荷单位包括AGE250试验机；所述信号探测及转换单元探测并转换三维编织复合材料产生的声发射信号；所述信号预处理单元对探测得到的信号进行匹配，放大及滤波后将信号输入所述中央处理器中，对检测信号进行数据分析。

具体的实施中，所述信号探测及转换单元包括声发射传感器和前置放大器；所述声发射传感器设置在待测材料的外力施加端旁，所述声发射传感器用于将声信号转换为电信号；所述前置放大器与所述声发射传感器连接，对电信号进行增益处理；所述声发射传感器采用Vallen高精度声发射传感器，其频率范围为100-900KHz。所述前置放大器采用仪表放大器AD524，并选取设置片内增益的方法，选取增益倍数为34db；

所述信号预处理单元包括滤波模块和信号放大器；所述滤波模块用于滤除噪音及干扰波，所述滤波器的范围是100KHz-3MHz。所述信号放大器用于对滤波后的信号进行放大匹配。

为了转换信号，在信号进入中央处理器前，电信号需要经过高速A/D转换器，实现声发射信号的数字化。所述高速A/D转换器采用的是基于DSP的高速A/D采集卡，其分辨率为16位，转换速度是10MHz，通道数为16。

且所述声发射传感器包括一组传感器，每个声发射传感器进行一组采样，最后取平均值；所述一组传感器分别均匀分布设置在被测试件一侧，形成一组探测通道；且所述传感器组包括1-12个传感器。本发明优选设置8个传感器.

本发明另一个发明点是基于所述系统对三维编织复合材料进行无损检测分析方法，方法包括无损检测过程；所述无损检测过程包括以下步骤：

(1)所述载荷单元对三维编织复合材料施加外力，复合材料在载荷下产生变形或断裂，并由此产生声发射信号；

(2)所述声发射传感器接收传送到复合材料表面的声发射信号，并将信号转变为电信号；

(3)所述信号预处理单元对所述电信号进行匹配，放大及滤波操作；预处理后的电信号经过高速A/D转换器后，进入所述中央处理器进行分析。

所述方法还包括对三维编织复合材料进行分析的过程，

对采集的信号进行噪声剔除后，利用频谱理论进行频谱图计算：系统采用离散的快速富里叶变换计算声发射信号的频谱；由于采集数据的有限性，在进行小波变换时，应对信号进行边缘拓宽，系统中采用对称周期延拓，设采集有限信号f(n)的数据长度为N，对其进行对称延拓：

$f\left(n\right)=\left\{\begin{array}{c}f\left(n\right),0\&le;n\&le;N\\ f(2N-n-1),N<n\&le;2N-1\end{array}\right.---\left(1\right)$

频率谱计算可用傅立叶变换：

为了减少频谱泄漏的影响，系统采用海明窗对信号进行截取，减小误差，定义：

振幅的计算步骤为：

(1)将数据中心化；

(2)用窗函数截取即：

X_n(N)＝X(n)·W_d(n)(4)

(3)用快速傅立叶变换计算F_n(N)的频谱F_m(N)；

当m＝0，1，2，3.......N-1时，F_m(N)代表不同频率下的频谱值；由频谱可以准确描述声发射的频率特性，进而分析复合材料在外力作用下微观变化。

本发明的原理是：复合材料或结构受外力或内力作用产生变形或断裂，此种变形或断裂以弹性波的形式释放出应变能，该弹性波传送到表面，被声发射传感器(即AE换能器)接收，用来监视材料在变形、失效过程中的损伤积累，并可进一步实现对失效机制进行分析和确定损伤部位等。对于三维复合材料，可以利用声发射技术分析、研究其内部状况并评价其力学性能等。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：(1)实现了利用声发射技术对碳纤维三维编织复合材料单向拉伸实验的全程动态监测，证明了声发射事件数和碳纤维复合材料的损伤演化有较好的相关性；(2)对碳纤维三维编织复合材料的频谱分析揭示了纤维断裂致使材料的最终破坏，破坏频率表明了材料的损伤特性；利用频谱分析很好地描述了不同类型的损伤模式，并可进一步细化各峰值的频段，进而对损伤类型和机理做出更详细的解释；(3)利用声发射特征参数可分析材料断裂模式。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步详细描述：

图1是本发明三维编织复合材料声发射测试系统原理图。其中，1是待测三维编织复合材料，2是信号探测及转换单元，包括声发射传感器和前置放大器。

图2是本发明声发射测试系统机理图。

图3是本发明中AE信号的处理过程图。

图4-1是实施例中A类试件的应力-应变-AE曲线图。

图4-2是实施例中B类试件的应力-应变-AE曲线图。

图5-1是实施例中A类试件的弯曲载荷-挠度-AE曲线图。

图5-2是实施例中B类试件的弯曲载荷-挠度-AE曲线图。

图6是实施例中复合材料断裂AE信号的频谱图。

具体实施方式

基于声发射技术的三维编制复合材料的无损检测方法的原理如图1所示，三维编织复合材料在承受外部负载下，材料的行为发生改变，出现声发射现象，声发射信号经过声发射传感器(即AE换能器)和前置放大器、滤波器、主放大器，再经过高速A/D转换，进入计算机进行分析。

声发射信号在复合材料制件上瞬变应力的作用下进行传播，对声发射信号实现数字化即可分析材料的受损情况。

声发射信号(即AE信号)的处理过程如图3所示，其中，声发射传感器(即AE换能器)是把材料形变产生的声发射信号转变为电信号的功能转换器。实验证明，对于三维编织复合材料声发射产生的频率在200-400KHz，因此，在本实施例中声发射传感器选用的是VS900-RIC传感器，即Vallen高精度声发射传感器，其频率范围是100-900KHz。另外，本实施例中对波形采集数据为4096点，并设置八通道对声发射信号进行采集。具体来说是设置了8个采集点，即采用了8个Vallen高精度声发射传感器，每个声发射传感器采样4096次，最后做平均。声发射传感器输出的毫伏级电压信号接到放大器的差动输入端，本实施例中的放大器选用的是仪表放大器AD524，并选取设置片内增益的方法，选取增益倍数为34db，对声发射信号进行放大处理。为剔除干扰信号，滤波器的范围是100KHz-3MHz，滤波器的输出信号被放大到0-5V。在本实施例中，信号处理处理与事件识别选用的是基于DSP的高速A/D采集卡实现声发射信号的数字化，A/D卡的分辨率为16位，转换速度是10MHz，通道数为16。

前置放大器置于声发射传感器附近，声发射传感器的输出信号先经过它放大后再经过长电缆传送到主机，供主机处理。前置放大器的主要作用是：为高阻抗的声发射传感器与低阻抗的传输电缆之间提供匹配，以减少信号衰减；通过放大微弱的输入信号抑制电缆噪声，以提高信号的信噪比；提供频率滤波。

图3中的放大器和滤波器是本实施例系统的重要组成部分。放大器提供了声发射信号的进一步放大，以便后续的参数测量和计算单元进行相互处理。放大器具有可调节的放大倍数，使整个系统的增益达到60-100dB。在检测系统中加入滤波器主要是用来排除噪声和限定检测系统的工作频率范围，以适应在比较复杂的噪声环境中进行检测。经放大器和滤波器处理后，由A/D转换器转换为数字量，随后由计算机进行进一步分析。

计算机对应力波信号的分析方法有参数法和波形法等。参数法是通过记录和分析声发射信号的特征参数，如幅度和持续时间等，分析材料的破坏程度。波形法是对声发射信号的波形进行记忆，计算信号的频谱，来分析材料的内部变化特征。

下面是在实际使用中，利用本发明的方法来研究三维编织复合材料压缩的声发射特征，压缩试验使用了二种编织复合材料试件，参数见表1，试件为矩形，尺寸为：35mmX20mmX6mm，所有试验在SHIMADZU AG-250KNE试验机上进行，加载速度为5.0mm/min。

试件编号	平均编织角(°)	纤维体积含量(％)	密度(g·cm-3)
				A	23.4	54.1	1.52
B	37.3	50.8	1.43

表1

(1)复合材料拉伸试验结果及声发射信号特征分析

从图4-1给出的A类试件拉伸试验的应力-应变-AE曲线中可以看出，编织角小的试件，其应力-应变曲线基本为直线，破坏为典型的脆性破坏；声发射事件数的变化可以分为三个阶段：第一阶段的声发射事件数与基体或界面的微裂纹产生有关，声发射能量很低，主要表现在开始加载时，加载一段时间后，事件数降到最小值；第二阶段随着损伤的发展，事件数迅速增加；最后阶段，即试件破坏阶段，事件数达到最大值，持续时间短。而编织角大的试件，如图4-2所示，应力-应变曲线表现出双线性，各自呈现出脆性破坏。

复合材料由基体环氧树脂和纤维组成，在拉伸实验中，基体环氧树脂的弹性模量远小于纤维的弹性模量，当界面结合强度够大时，在树脂中将首先产生复杂的应变，纤维通过界面粘结而抓住树脂并施加影响，载荷通过界面上的一种切变机制传递到纤维上。此时纤维端部剪切应变最大，在离开端部一定距离后衰减到零。由于编织复合材料中纤维的分布取向变化较大，力的传播过程十分复杂。当某些垂直于纤维微裂纹尖端具有集中能量时，就能冲击纤维，如果这种能量足够大，就可将绝大部分能量都集中在裂纹尖端上，引起附近纤维的连锁断裂，使复合材料呈脆性破坏。纤维与树脂间的粘结强度越高，脆性也越大。

小编织角试样纤维与基体粘结强度最高，受力时界面将不会产生开裂，尽管树脂基体间有明显塑性变形，但由于界面处强度高，应力在界面处无法松弛，较高的冲击能量将直接作用于纤维上。因而这种破坏是纤维少量拔出和界面基体剪切破坏的脆性断裂。宏观上表现为拉伸强度最高。而在大编织角拉伸试样中，纤维拔出较多，界面处有明显开裂，纤维断面可看到脆性断裂的花纹。这类试样在受拉过程中，由于泊松效应引起的横向拉伸变形，使纤维束相互挤压而破坏界面，引起基体开裂或纤维脱粘，导致拉伸模量和强度的降低。研究表明，纤维束在挤紧状态下，编织角一般不会超过45度这个临界值，因此编织角的增加也是有限的。这类试样界面上的正应力高于小编织角试样，仍属较脆的断裂特征。但断裂过程所吸收能量比小编织角试样多，整体上表现出有一定的塑性。

编织复合材料的弹性模量和断裂强度与编织角度密切相关。在编织角大的试样中，其非线性的应力-应变行为主要与受力时基体对纤维的载荷传递及其界面的破坏特点有关。在编织角较大时，由于纤维空隙的存在和界面所处的应力状态，纤维束会在拉伸过程中趋向伸展，并向拉伸方向转动。此时树脂基体除了受到拉伸应力外，还受到较大的挤压应力，同时基体和纤维的界面上也存在较大的剪切应力。在这些应力的共同作用下，基体树脂材料不再是简单的脆性拉断，而是呈带有一定塑性剪切或压碎破坏。这种破坏就是基体材料暂时丧失了对纤维束网络的支撑和约束作用，使纤维束网络发生畸变，从而降低编织复合材料的承载能力，产生很大的塑性变形，导致应力-应变关系呈非线性。如果剪切变形过大，相当多的纤维将在剪切应力的作用下发生破坏，使强度降低。可以推测，对于小编织角的试件，在试验过程中当载荷达到一定值时，开始有基体或界面发生破坏，相应有声发射能量产生，但基体和界面微裂纹产生的声发射能量较低，这类损伤对试件整体刚度影响不大，因此应力-应变曲线仍保持直线。随着载荷的增加，纤维束达到其承载极限，于是试件发生破坏，此时声发射能量达到最大，声发射事件数也达到最大值。

(2)复合材料弯曲试验结果及声发射信号特征分析

在图5-1给出的A类试件弯曲试验的载荷-挠度-AE曲线中可以看出，小编织角的曲线的初始阶段表现为明显的线性，并随着载荷量的增加，其线性程度基本保持不变，直到试件破坏。如图5-2所示，编织角较大的试件随着载荷的增加，由初始状态的线性表现为明显的非线性，有明显的屈服点，屈服之后变形量继续增大，呈现出塑性变形。也就是说，对于小编织角复合材料，直到弯曲破坏，载荷-挠度曲线还基本保持线性关系，而大编织角复合材料的载荷-挠度曲线都存在明显的非线性变形阶段。

类似于对拉伸试验的描述，在弯曲变形的情况下，三维编织复合材料的编织角也存在某一临界值(与纤维体积比有关)。当编织角小于该临界值时，编织复合材料的载荷-变形关系基本上保持线性，而当编织角大于该临界值时，编织复合材料的载荷-变形关系是非线性的。在弯曲情况下，编织复合材料除表现出线性和非线性变形的差异外，在弯曲变形下载荷会出现波动并呈下降趋势。这说明编织复合材料在弯曲变形下具有不同于拉伸变形下的破坏机制，破坏机制的差异主要归结为材料的受力状态。在弯曲情况下，编织复合材料横截面上的受力并不是均匀的，中性面一侧受压，一侧受拉。试件受压侧表面的基体材料在变形超出线性段后会出现剥落，产生噪声。在非线性变形阶段由于纤维在受拉侧首先达到破坏强度，出现断裂、发出声响。这种破坏是一个渐进发展的过程，断裂由外侧向中性面发展。对于编织角较小的材料，上述过程非常迅速，试件的断开是突发性的。材料的破坏是由受拉面基体的损伤扩展而导致了纤维的断裂，使试件快速断开。相对而言，在编织角较大的情况下，材料表现出较低的弯曲强度和较明显的非线性变形特征，并且可以承受较大的弯曲变形而不破坏，这说明编织角较大的复合材料其变形的实效模式具有自己的特点。对于大编织角的材料，基体材料的变形的实效对整个试件的变形能力有明显的贡献。受压侧基体材料的剥落和内部与纤维束的分离导致了受压侧刚度的急剧下降，使变形后的中性面向受拉侧偏移，致使受拉面的最大应力水平下降，从而使变形很大的材料也不会破坏。

图5表明，当试件所受载荷达到一定程度时，试件的受压面首先发生破坏，伴随出现较多的声发射事件数，部分基体材料的变形超过线性阶段，继而发生碎裂，纤维也部分发生弯曲变形；随后随着变形量的增大，受拉面开始出现纤维断裂，声发射事件数也随之增加。

(3)复合材料频谱分析

对采集的信号进行噪声剔除后，利用频谱理论进行频谱图计算。系统采用离散的快速富里叶变换计算声发射信号的频谱。由于采集数据的有限性，在进行小波变换时，应对信号进行边缘拓宽，系统中采用对称周期延拓，设采集有限信号f(n)的数据长度为N，对其进行对称延拓：

$f\left(n\right)=\left\{\begin{array}{c}f\left(n\right),0\&le;n\&le;N\\ f(2N-n-1),N<n\&le;2N-1\end{array}\right.---\left(1\right)$

频率谱计算可用傅立叶变换：

为了减少频谱泄漏的影响，系统采用海明窗对信号进行截取，减小误差，定义：

振幅的计算步骤为：

(1)将数据中心化。

(2)用窗函数截取即：

X_n(N)＝X(n)·W_d(n)(4)

(3)用快速傅立叶变换计算F_n(N)的频谱F_m(N)。

当m＝0，1，2，3.......N-1时，F_m(N)代表不同频率下的频谱值。由频谱可以准确描述声发射的频率特性，进而分析复合材料在外力作用下微观变化。

通过图6可以看出，通过声发射检测，利用频谱波形法对三维编织复合材料拉伸过程进行分析是可行的，碳纤维断裂的AE信号频谱中，中心频率在0.5kHz左右复合材料严重损伤。除此之外，拉伸过程中在1.4kHz左右还出现了大量的AE信号，表明复合材料损伤过程存在多种机制。

综上所述，声发射事件数可以用来描述三维编织复合材料损伤发展和破坏过程。

上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选地，而并不具有限制性的意义。

Claims (9)

1.一种基于声发射技术的三维编织复合材料的无损检测系统，其特征在于，

所述无损检测系统包括载荷单元、信号探测及转换单元、信号预处理单元和中央处理器；

所述待测三维编织复合材料设置在所述载荷单元中，由所述载荷单元对待测材料施加外部负载；所述信号探测及转换单元探测并转换三维编织复合材料产生的声发射信号；所述信号预处理单元对探测得到的信号进行匹配，放大及滤波，后将信号输入所述中央处理器中，对检测信号进行数据分析。

2.根据权利要求1所述一种基于声发射技术的三维编织复合材料的无损检测系统，其特征在于，

所述信号探测及转换单元包括声发射传感器和前置放大器；所述声发射传感器设置在待测材料的外力施加端旁，所述声发射传感器用于将声信号转换为电信号；所述前置放大器与所述声发射传感器连接，对电信号进行增益处理；

所述信号预处理单元包括滤波模块和信号放大器；所述滤波模块用于滤除噪音及干扰波；所述信号放大器用于对滤波后的信号进行放大匹配。

3.根据权利要求2所述一种基于声发射技术的三维编织复合材料的无损检测系统，其特征在于，

在信号进入中央处理器前，电信号需要经过高速A/D转换器，实现声发射信号的数字化；

且所述声发射传感器包括一组传感器，每个声发射传感器进行一组采样，最后取平均值；所述一组传感器分别均匀分布设置在被测试件一侧，形成一组探测通道；且所述传感器组包括1-12个传感器。

4.根据权利要求3所述一种基于声发射技术的三维编织复合材料的无损检测系统，其特征在于，

所述声发射传感器包括8个传感器，每个声发射传感器进行一组采样，最后取平均值；即所述8个传感器均匀分布在被测试件一侧，形成8个通道。

5.根据权利要求2或3所述一种基于声发射技术的三维编织复合材料的无损检测系统，其特征在于，

所述声发射传感器采用Vallen高精度声发射传感器，其频率范围为100-900KHz；

所述前置放大器采用仪表放大器AD524，并选取设置片内增益的方法，选取增益倍数为34db；

所述载荷单位包括AGE250试验机。

6.根据权利要求2所述一种基于声发射技术的三维编织复合材料的无损检测系统，其特征在于，所述滤波器的范围是100KHz-3MHz。

7.根据权利要求3所述一种基于声发射技术的三维编织复合材料的无损检测系统，其特征在于，所述高速A/D转换器采用的是基于DSP的高速A/D采集卡，其分辨率为16位，转换速度是10MHz，通道数为16。

8.基于如权利要求1-7之一所述系统对三维编织复合材料进行无损检测分析方法，其特征在于，

方法包括无损检测过程；所述无损检测过程包括以下步骤：

(1)所述载荷单元对三维编织复合材料施加外力，复合材料在载荷下产生变形或断裂，并由此产生声发射信号；

(2)所述声发射传感器接收传送到复合材料表面的声发射信号，并将信号转变为电信号；

(3)所述信号预处理单元对所述电信号进行匹配，放大及滤波操作；预处理后的电信号经过高速A/D转换器后，进入所述中央处理器进行分析。

9.根据权利要求8所述的无损检测分析方法，其特征在于，

所述方法还包括对三维编织复合材料进行分析的过程，

对采集的信号进行噪声剔除后，利用频谱理论进行频谱图计算：系统采用离散的快速富里叶变换计算声发射信号的频谱；由于采集数据的有限性，在进行小波变换时，应对信号进行边缘拓宽，系统中采用对称周期延拓，设采集有限信号f(n)的数据长度为N，对其进行对称延拓：

$f\left(n\right)=\left\{\begin{array}{c}f\left(n\right),0\&le;n\&le;N\\ f(2N-n-1),N<n\&le;2N-1\end{array}\right.---\left(1\right)$

频率谱计算可用傅立叶变换：

为了减少频谱泄漏的影响，系统采用海明窗对信号进行截取，减小误差，定义：

振幅的计算步骤为：

(1)将数据中心化；

(2)用窗函数截取即：

X_n(N)＝X(n)·W_d(n)                        (4)

(3)用快速傅立叶变换计算F_n(N)的频谱F_m(N)；

当m＝0，1，2，3.......N-1时，F_m(N)代表不同频率下的频谱值；由频谱可以准确描述声发射的频率特性，进而分析复合材料在外力作用下微观变化。

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