CN117434163B - 声发射传感器的校准装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及传感器校准领域，提供一种声发射传感器的声发射传感器的校准装置及方法。声发射传感器的校准装置包括力源集合控制平台，力源集合控制平台包括安装板，安装板上设置有力源件；弹性波迁移试块，设置于安装板的下方，弹性波迁移试块用于盛接力源件并接触声发射传感器；承载平台，设置于弹性波迁移试块的下方并与弹性波迁移试块接触，承载平台用于承载声发射传感器；其中，力源件包括但不限于落球、毛细玻璃管破裂器和超声换能器。该声发射传感器的校准装置能够采用多种力源的集合实现宽频带电压信号输出；能够采用和岩石破裂时的声发射测量方式更为接近的体波传播模式开展绝对校准工作；能够实现对声发射传感器的绝对校准。

Description

声发射传感器的校准装置及方法

技术领域

本发明涉及传感器校准领域，提供一种声发射传感器的校准装置及方法。

背景技术

当脆性材料经历宏观变形破坏时，晶粒尺度上的缺陷将快速释放积聚的机械能，以弹性波的方式向外瞬态扩散，即声发射事件。该事件在材料表面产生机械振动，可被耦合在材料表面的声发射传感器感知，在传感器与脆性材料的接触方式和传感器自身特性（压电晶片、背衬元件、粘接方式、前置放大器、几何结构等）的耦合作用下，机械振动被转换为电压信号，其转换关系即为传感器的仪器响应或灵敏度。

根据仪器响应在频谱内的平坦程度，传感器可分为谐振式或宽频带，而这直接决定能否准确捕捉包涵在声发射信号内的原始信息。依据传感器对机械振动的敏感程度，传感器可分为位移、速度、加速度式，而这直接影响震源物理的分析，如缺陷的几何尺寸、微观运动和释放能量级别。因此，在对脆性材料破坏过程进行声发射检测时，对声发射传感器进行绝对校准，深入理解声发射传感器的仪器响应，对不同声发射应用下选用合适的传感器和准确分析震源物理至关重要。

但是，当前脆性岩石破坏试验中很少采用绝对校准的声发射传感器，即缺乏对仪器响应的认知与应用。现有少数校准工作主要基于互易法和表面脉冲法。互易法要求传感器具有严格互易性，互易参量与实际测量吻合良好，这大大降低了校准工作的灵活性。表面脉冲法指在介质与声发射传感器的同侧表面，施加一个力源，产生可测量或可计算的机械振动；将传感器处的机械振动输入与转换后的电压信号输出作比较，可得出仪器响应。该方法在广泛应用过程中被发现存在如下缺陷。

1、机械振动的频率范围受限于力源的选择。如毛细玻璃管的破裂可产生一个阶跃式的力时间函数，但不能产生低频率电压信号；小粒径的落球可产生高频率电压信号，但信噪比较低，易增加测量误差；

2、机械振动的获取方法存在不足。测量方法通常是激光测振技术，但引进一台激光测振系统成本很高,对使用环境要求较高，不易在脆性岩石破坏试验中推广。计算方法一般是采用半无限大介质假设下的近似理论解，但受限于介质尺寸，通常只在高频段（如100kHz到1MHz）进行绝对校准；

3、表面脉冲法利用表面波如瑞利波来绝对校准声发射传感器。但在脆性岩石破裂过程中，声发射传感器将接收从岩石内部以体波的形式释放的弹性能。表面脉冲法与脆性岩石破裂过程中的真实声发射监测场景有所出入；

4、声发射传感器仪器响应的结果高度依赖于传感器与介质试块的耦合状况，如接触力的状态，耦合剂使用情况等。但这些影响因素鲜少在脆性岩石破坏试验中得到高度控制。

发明内容

本发明旨在至少解决相关技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种声发射传感器的校准装置，能够获取宽频带仪器响应，实现对声发射传感器的绝对校准。

本发明还提供一种声发射传感器的校准方法。

本发明实施例提供一种声发射传感器的校准装置，包括：

力源集合控制平台，所述力源集合控制平台包括安装板，所述安装板上设置有力源件；

弹性波迁移试块，设置于所述安装板的下方，所述弹性波迁移试块用于盛接所述力源件并接触声发射传感器；

承载平台，设置于所述弹性波迁移试块的下方并与所述弹性波迁移试块接触，所述承载平台用于承载声发射传感器；

其中，所述力源件包括落球、毛细玻璃管破裂器和超声换能器中的至少两种。

根据本发明实施例提供声发射传感器的校准装置，通过在力源集合控制平台上设置至少两种力源件，能够采用多种力源的集合实现宽频带电压信号输出；通过在承载平台和力源集合控制平台之间设置弹性波迁移试块，能够采用和岩石破裂时的声发射测量方式更为接近的体波传播模式开展绝对校准工作；通过在承载平台上承载声发射传感器，能够实现对声发射传感器的绝对校准，避免了相关技术中对于声发射传感器校准的不准确性。

根据本发明的一个实施例，所述力源集合控制平台上设置有第一驱动件，所述第一驱动件与所述安装板传动连接；

所述承载平台上设置有第二驱动件和固定板；

所述第二驱动件连接于所述固定板和所述承载平台，以驱动所述固定板相对于所述承载平台动作；

所述固定板用于安装声发射传感器。

根据本发明的一个实施例，所述固定板上开设有多个安装孔，多个所述安装孔在所述固定板朝向所述弹性波迁移试块的一侧阵列排布。

根据本发明的一个实施例，所述固定板与所述安装孔对应的位置设置有用于支撑声发射传感器的弹簧；

所述固定板朝向所述承载平台的一侧设置有第二测距件。

根据本发明的一个实施例，所述弹性波迁移试块呈圆形，所述弹性波迁移试块设置有支撑环，所述弹性波迁移试块通过所述支撑环支撑于所述承载平台。

根据本发明的一个实施例，还包括支架，所述支架上设置有调节机构，所述调节机构与所述力源集合控制平台传动连接，以驱动所述力源集合控制平台相对于所述支架动作。

本发明还提供一种基于上述的声发射传感器的校准装置的校准方法，包括：

通过所述安装板放置所述力源件；

对所述力源件施加瞬态力以使所述力源件从所述安装板上脱离；

通过所述弹性波迁移试块，将所述力源件施加在所述弹性波迁移试块上的机械振动传递给设置在所述承载平台上的声发射传感器，以使所述声发射传感器内部的压电晶体响应并在压电效应的作用下被输出为电压信号。

根据本发明实施例提供声发射传感器的校准方法，通过使用上述的声发射传感器的校准装置实现，能够采用多种力源的集合实现宽频带电压信号输出；能够采用和岩石破裂时的声发射测量方式更为接近的体波传播模式开展绝对校准工作；能够实现对声发射传感器的绝对校准，避免了相关技术中对于声发射传感器校准的不准确性；针对声发射信号在评价标准和物理意义方面的不明确性，实现对不同时间、不同地点、不同频率范围、不同类型声发射传感器的监测结果提供物理解释。

根据本发明的一个实施例，所述力源件包括落球，所述安装板上设置有电磁铁；

所述对所述力源件施加瞬态力以使所述力源件从所述安装板上脱离的步骤包括：

控制电磁铁断电，对所述落球施加竖直方向的瞬态。

根据本发明的一个实施例，所述力源件包括毛细玻璃管破裂器，所述安装板上设置有加载螺杆和测力传感器；

所述对所述力源件施加瞬态力以使所述力源件从所述安装板上脱离的步骤包括：

通过所述加载螺杆对所述毛细玻璃管破裂器施加挤压应力，并通过所述测力传感器测取计算挤压力。

根据本发明的一个实施例，所述力源件包括超声换能器，所述安装板上设置有信号发生器；

所述对所述力源件施加瞬态力以使所述力源件从所述安装板上脱离的步骤包括：

通过所述信号发生器对所述超声换能器施加激励电压。

本发明实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果之一：

根据本发明实施例提供声发射传感器的校准装置，通过在力源集合控制平台上设置至少两种力源件，能够采用多种力源的集合实现宽频带电压信号输出；通过在承载平台和力源集合控制平台之间设置弹性波迁移试块，能够采用和岩石破裂时的声发射测量方式更为接近的体波传播模式开展绝对校准工作；通过在承载平台上承载声发射传感器，能够实现对声发射传感器的绝对校准，避免了相关技术中对于声发射传感器校准的不准确性。

进一步地，根据本发明实施例提供声发射传感器的校准方法，通过使用上述的声发射传感器的校准装置实现，能够采用多种力源的集合实现宽频带电压信号输出；能够采用和岩石破裂时的声发射测量方式更为接近的体波传播模式开展绝对校准工作；能够实现对声发射传感器的绝对校准，避免了相关技术中对于声发射传感器校准的不准确性；针对声发射信号在评价标准和物理意义方面的不明确性，实现对不同时间、不同地点、不同频率范围、不同类型声发射传感器的监测结果提供物理解释。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的声发射传感器的校准装置的示意性立体图；

图2是本发明实施例提供的声发射传感器的校准装置的示意性左视图；

图3是本发明实施例提供的声发射传感器的校准装置的示意性主视图；

图4是本发明实施例提供的声发射传感器的校准装置的示意性俯视图；

图5是本发明实施例提供的声发射传感器的校准方法的示意性流程图。

附图标记：

100、力源集合控制平台；102、安装板；104、力源件；106、弹性波迁移试块；108、承载平台；110、第一驱动件；112、连接端；114、安装端；116、第二驱动件；118、固定板；120、支架；122、调节机构；124、落球；126、毛细玻璃管破裂器；128、超声换能器；130、安装孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

如图1至图4所示，本发明实施例提供一种声发射传感器的校准装置，包括力源集合控制平台100、弹性波迁移试块106以及承载平台108；其中，力源集合控制平台100包括安装板102，安装板102上设置有力源件104；弹性波迁移试块106设置于安装板102的下方，弹性波迁移试块106用于盛接力源件104并接触声发射传感器；承载平台108设置于弹性波迁移试块106的下方并与弹性波迁移试块106接触，承载平台108用于承载声发射传感器；力源件104包括落球124、毛细玻璃管破裂器126和超声换能器128中的至少两种。

根据本发明实施例提供声发射传感器的校准装置，通过在力源集合控制平台100上设置至少两种力源件104，能够采用多种力源的集合实现宽频带电压信号输出；通过在承载平台108和力源集合控制平台100之间设置弹性波迁移试块106，能够采用和岩石破裂时的声发射测量方式更为接近的体波传播模式开展绝对校准工作；通过在承载平台108上承载声发射传感器，能够实现对声发射传感器的绝对校准，避免了相关技术中对于声发射传感器校准的不准确性。

请继续参见图1至图4，在本发明实施例提供的声发射传感器的校准装置中，力源集合控制平台100用于放置多种不同的力源件104，其中，在力源集合控制平台100上设置有安装板102，上文提及的多种不同的力源件104设置于安装板102。

需要说明的是，在本发明实施例中，力源件104包括落球124、毛细玻璃管破裂器126和超声换能器128中的至少两种。也即，力源件104至少可以是落球124、毛细玻璃管破裂器126的组合，也可以是落球124、超声换能器128的组合，也可以是毛细玻璃管破裂器126、超声换能器128的组合，也可以是落球124、毛细玻璃管破裂器126、超声换能器128的组合。在本发明实施例中，为了能够实现宽频带电压信号输出，以将校准后的声发射传感器应用于脆性岩石破裂过程中的声发射监测，力源件104同时包括落球124、毛细玻璃管破裂器126、超声换能器128，由此，即可在校准声发射传感器的过程中，能够覆盖低频至高频不同的频带，形成较宽频带的覆盖。

在本发明实施例中，安装板102大致呈L形，也即，可以理解的是，安装板102包括连接端112和安装端114，其中，连接端112连接于力源集合控制平台100；安装端114与连接端112连接。例如，安装板102可以利用角铁制成。

在本发明实施例中，安装端114开设有用于放置力源件104的放置孔，具体来说，当力源件104不同时，在放置孔中可对应设置不同的放置结构以实现对不同力源件104的夹持。

下面就几种不同的力源件104对应的放置结构进行解释说明：

当考虑落球124为力源时，安装板102水平面中心被钻取圆孔，在圆孔位置安装量程为0到10N的定制电磁铁装置，并装有通电断电开关。

电磁铁下端面被车出直径3mm的半球形凹面，在接通电源时该凹面可作为承载小球的球座。安装板102可通过步进电机调节空间位置，实现在不同高度条件下的落球124试验。

当考虑毛细玻璃管破裂器126为力源时，安装板102水平面中心被钻取圆孔，在圆孔位置固定一只微调千分尺。

千分尺的下端经过机械改装后，安装一只螺杆，该螺杆与正下方的测力传感器上端面螺孔连接旋紧。测力传感器的下端面通过螺孔与另一根加载螺杆连接旋紧，该螺杆下端部经过处理形成锥型，用于给下方的毛细玻璃管施加挤压应力。

当考虑超声换能器128为力源时，安装板102水平面中心被钻取圆孔，在圆孔位置安装超声换能器128固定底座。底座的侧面和底面可开槽，并且能够兼容多类型超声换能器128线缆的出线需求。

底座底面通过已知刚度的弹簧给超声换能器128的上端面施加挤压应力，以保证传感器探测表面，即下端面，与试块上表面形成可控的接触应力条件。

根据本发明的一个实施例，力源集合控制平台100上设置有第一驱动件110，第一驱动件110与安装板102传动连接。

如前所述，为了能够调整力源件104不同的下落高度、下落方向，在力源集合控制平台100上还设置有第一驱动件110，第一驱动件110与安装板102传动连接，也即，第一驱动件110可以带动安装板102动作。这里提及的第一驱动件110可以是用于提升安装板102高度的举升电机，也可以是用于调整安装板102安装方向的三向步进电机，也可以是同时设置上述两种电机以更加精确地调整安装板102的空间位置。

根据本发明的一个实施例，安装板102上还设置有第一测距件。

如前所述，为了准确知晓安装板102的设置高度，在安装板102朝向弹性波迁移试块106的一侧设置有第一测距件，这里提及的第一测距件可以是激光测距仪，由此就能够准确地测量力源件104与弹性波迁移试块106之间的距离。在本发明实施例中，第一测距件安装于安装板102的安装端114，这样能够保证第一测距件的测量位置与力源件104的下落位置的一致，提升了第一测距件的测量准确性。

根据本发明的一个实施例，还包括支架120，支架120上设置有调节机构122，调节机构122与力源集合控制平台100传动连接，以驱动力源集合控制平台100相对于支架120动作。

如图1至图4所示，本发明实施例提供的校准装置还包括支架120，支架120用于安装力源集合控制平台100、弹性波迁移试块106和承载平台108，其中，为了能够调整力源集合控制平台100与弹性波迁移试块106和承载平台108之间的相对位置，在支架120上还设置有调节结构，这里提及的调节机构122可以是X方向和Y方向设置的两条滑轨，其中，Y方向设置的滑轨可以通过连接机构连接于X方向的滑轨上，也即，Y方向的滑轨可以相对于X方向的滑轨动作。同时，Y方向的滑轨上可以设置相应的支撑架，支撑架与Y方向的滑轨传动连接，也即，支撑架可以相对Y方向的滑轨动作。通过这样设置，即可调整力源集合控制平台100与弹性波迁移试块106和承载平台108之间的相对位置。

弹性波迁移试块106用于增加折射能量，确保获取更敏感的仪器响应。

在本发明实施例中，弹性波迁移试块106呈圆形，弹性波迁移试块106设置有支撑环，弹性波迁移试块106通过支撑环支撑于承载平台108。

弹性波从弹性波迁移试块106的下表面到声发射传感器的探测表面，会经历弹性波反射与折射，其折射能量的高低主要受弹性波迁移试块106与声发射传感器之间声阻抗的差异控制，并最终影响绝对校准后的仪器响应。

在本发明实施例中，弹性波迁移试块106采用铁质试块，其密度与刚度较高，同时与声发射传感器声阻抗差异较小，可最大程度增加折射能量，确保获取更敏感的仪器响应。

参见图1、图3和图4，本发明中的弹性波迁移试块106选用圆盘形状试块（直径500mm，厚度50mm），该轴对称设计将大大降低表面位移的理论或数值计算的成本与难度。

在弹性波迁移试块106下边缘沿着环形方向设置有支撑环，支撑环与承载平台108之间有着极小的接触面积（支撑环的凸起宽度为3mm），该设计致力于减少弹性波迁移试块106与承载平台108之间的相互作用对弹性波传播的影响。

根据本发明的一个实施例，弹性波迁移试块106表面涂覆有防腐层。也即，该弹性波迁移试块106的表面需经过特殊处理避免环境腐蚀，在保证该弹性波迁移试块106的强度提升的同时，还可以避免某些力源件104在弹性波迁移试块106的表面形成微小凹坑，避免了对最终仪器响应产生偏差。

承载平台108用于承载声发射传感器，由此，承载平台108设置于弹性波迁移试块106的下方并通过上文提及的支撑环与弹性波迁移试块106相接触。

根据本发明的一个实施例，承载平台108上设置有第二驱动件116和固定板118；第二驱动件116连接于固定板118和承载平台108，以驱动固定板118相对于承载平台108动作；固定板118用于安装声发射传感器。

如图3所示，在本发明实施例中，在承载平台108上设置有第二驱动件116，第二驱动件116用于连接固定板118和承载平台108，也即，第二驱动件116可以带动固定板118相对于承载平台108动作。这里提及的第二驱动件116可以是举升电机或者水平驱动电机，这样能够在三维空间中对固定板118的空间位置进行调整。

在本发明实施例中，固定板118用于安装声发射传感器，结合上文可知，通过第二驱动件116的调节，能够调整声发射传感器相对于承载平台108的位置。

根据本发明的一个实施例，固定板118上开设有多个安装孔130，多个安装孔130在固定板118朝向弹性波迁移试块106的一侧阵列排布；固定板118与安装孔130对应的位置设置有用于支撑声发射传感器的弹簧；固定板118朝向承载平台108的一侧设置有第二测距件。

在本发明实施例中，承载平台108被用于绝对校准的声发射传感器，承载平台108设置在弹性波迁移试块106下方，并通过第二驱动件116与弹性波迁移试块106的下表面形成可控可重复的应力接触条件。本发明实施例中的固定板118可以是方形形状，在固定板118上开设有多个阵列排布的安装孔130，例如，安装孔130可以是49个，也即，该固定板118可同时容纳49个声发射传感器，即在一次力源测试试验中可同时绝对校准49个声发射传感器。

在固定板118对应安装孔130的位置处安装已知刚度的弹簧，固定板118边缘安装第二测距件，例如激光位移传感器。当通过第二驱动件116使固定板118向上运动时，在声发射传感器与试块下表面接触之后可精确控制接触应力大小。

另外本发明根据市面上流行的声发射传感器的种类，设计若干能兼容多类型声发射传感器的方形固定板118，可轻易更换以满足不同声发射传感器的绝对校准需求。

如图5所示，本发明还提供一种基于上述的声发射传感器的校准装置的校准方法，包括：

步骤10，通过安装板102放置力源件104；

步骤20，对力源件104施加瞬态力以使力源件104从安装板102上脱离；

步骤30，通过弹性波迁移试块106，将力源件104施加在弹性波迁移试块106上的机械振动传递给设置在承载平台108上的声发射传感器，以使声发射传感器内部的压电晶体响应并在压电效应的作用下被输出为电压信号。

根据本发明实施例提供声发射传感器的校准方法，通过使用上述的声发射传感器的校准装置实现，能够采用多种力源的集合实现宽频带电压信号输出；能够采用和岩石破裂时的声发射测量方式更为接近的体波传播模式开展绝对校准工作；能够实现对声发射传感器的绝对校准，避免了相关技术中对于声发射传感器校准的不准确性；针对声发射信号在评价标准和物理意义方面的不明确性，实现对不同时间、不同地点、不同频率范围、不同类型声发射传感器的监测结果提供物理解释。

下面就本发明实施例提供的声发射传感器的校准方法进行介绍说明：

在对声发射传感器的单次绝对校准试验时，上文提及的多种不同的力源件104可在弹性波迁移试块106的上表面特定位置（通常是中心位置），施加一个瞬态力时间函数，从而在弹性波迁移试块106上表面造成机械振动，并在弹性波迁移试块106内部激发以体波形式传播的弹性波，对与弹性波迁移试块106下表面接触的声发射传感器端部输入机械振动，使得声发射传感器内部压电晶体同步发生机械振动，在压电效应的作用下，被输出为电压信号。

下面就几种不同的力源件104的校准方法进行解释说明：

一、落球124试验

本试验选用直径0.3mm到3mm之间的铁质小球组合，完成1kHz到1MHz的绝对校准试验。接通电磁铁开关，通过镊子与托盘的配合拾取小球至电磁铁下端半球形凹面并在电磁力作用下静止于空中。通过给三向步进电机输入指令，精确控制小球的平面位置（通常移至弹性波迁移试块106水平面中心位置）与落球124高度。

电磁铁断电后，小球发生近似自由落体运动直至撞击弹性波迁移试块106上表面，并施加Z方向瞬态力时间函数。撞击力时间函数可通过赫兹撞击理论和小球弹性性质、弹性波迁移试块106弹性性质、小球直径、落球124工况等确定。通常选用的小球直径越小，可获取更高频率的仪器响应，如0.3mm的小球的绝对校准频率经笔者验证高达1MHz。

二、毛细玻璃管破裂器126试验

本试验选用内径0.1mm、壁厚0.1mm的低硼硅材质的透明非封口毛细玻璃管进行破裂试验，完成100kHz以上到数MHz的绝对校准工作。

通过缓慢旋转千分尺，加载螺杆缓慢对下面的毛细玻璃管施加挤压应力，玻璃管破裂瞬间释放高频率（100kHz以上到数MHz）弹性波，并最终被声发射传感器探测到。破裂瞬间的挤压力变化可通过千分尺上固定的测力传感器测出电压信号，并通过力电转换关系得出最终挤压力的大小。该方法针对落球124实验在高频校准时存在误差的不足，作为高频校准的标准试验，是一个很好的补充。

三、超声换能器128试验

当超声换能器128被选为力源件104时，超声换能器128通过步进电机精确控制位置，抵达弹性波迁移试块106上表面特定位置并形成良好接触。通过信号发生器给换能器施加激励电压，根据压电效应，超声换能器128与弹性波迁移试块106上表面形成瞬态应力波，并被弹性波迁移试块106下表面声发射传感器探测感知。需要说明的是，该方法的前提是选用的超声换能器128已经过精准的力-电关系的绝对校准。

弹性波迁移试块106上表面施加的瞬态力时间函数，会诱导弹性波迁移试块106内部弹性体波传播，并在弹性波达到弹性波迁移试块106下表面之后形成表面位移振动，并被与表面接触的传感器探测感知。在传感器接触处的表面位移振动可通过数值模拟方法计算。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种基于声发射传感器的校准装置的校准方法，其特征在于，所述声发射传感器的校准装置包括：

力源集合控制平台（100），所述力源集合控制平台（100）包括安装板（102），所述安装板（102）上设置有力源件（104）；

弹性波迁移试块（106），设置于所述安装板（102）的下方，所述弹性波迁移试块（106）用于盛接所述力源件（104）并接触声发射传感器；

承载平台（108），设置于所述弹性波迁移试块（106）的下方并与所述弹性波迁移试块（106）接触，所述承载平台（108）用于承载声发射传感器；

其中，所述力源件（104）包括落球（124）、毛细玻璃管破裂器（126）和超声换能器（128）以覆盖低频至高频不同的频带；

所述弹性波迁移试块（106）设置有支撑环，所述弹性波迁移试块（106）通过所述支撑环支撑于所述承载平台（108）以减少所述弹性波迁移试块（106）与所述承载平台（108）之间的相互作用对弹性波传播的影响；

所述声发射传感器的校准方法包括：

通过所述安装板（102）放置所述落球（124）、所述毛细玻璃管破裂器（126）和所述超声换能器（128）；

对所述落球（124）、所述毛细玻璃管破裂器（126）和所述超声换能器（128）分别施加瞬态力以使所述落球（124）、所述毛细玻璃管破裂器（126）和所述超声换能器（128）从所述安装板（102）上脱离；

通过所述弹性波迁移试块（106），将所述落球（124）、所述毛细玻璃管破裂器（126）和所述超声换能器（128）施加在所述弹性波迁移试块（106）上的机械振动传递给设置在所述承载平台（108）上的声发射传感器，以使所述声发射传感器内部的压电晶体响应并在压电效应的作用下被输出为电压信号；

其中，所述落球（124）用于完成1kHz到1MHz的绝对校准，所述毛细玻璃管破裂器（126）用于完成100kHz以上到数MHz的绝对校准，以通过落球（124）、所述毛细玻璃管破裂器（126）和所述超声换能器（128）的集合实现宽频带电压信号输出。

2.根据权利要求1所述的声发射传感器的校准方法，其特征在于，所述安装板（102）上设置有电磁铁；

所述对所述落球（124）、所述毛细玻璃管破裂器（126）和所述超声换能器（128）分别施加瞬态力以使所述落球（124）、所述毛细玻璃管破裂器（126）和所述超声换能器（128）从所述安装板（102）上脱离的步骤包括：

控制电磁铁断电，对所述落球（124）施加竖直方向的瞬态。

3.根据权利要求1所述的声发射传感器的校准方法，其特征在于，所述安装板（102）上设置有加载螺杆和测力传感器；

所述对所述落球（124）、所述毛细玻璃管破裂器（126）和所述超声换能器（128）分别施加瞬态力以使所述落球（124）、所述毛细玻璃管破裂器（126）和所述超声换能器（128）从所述安装板（102）上脱离的步骤包括：

通过所述加载螺杆对所述毛细玻璃管破裂器（126）施加挤压应力，并通过所述测力传感器测取计算挤压力。

4.根据权利要求1所述的声发射传感器的校准方法，其特征在于，所述安装板（102）上设置有信号发生器；

所述对所述落球（124）、所述毛细玻璃管破裂器（126）和所述超声换能器（128）分别施加瞬态力以使所述落球（124）、所述毛细玻璃管破裂器（126）和所述超声换能器（128）从所述安装板（102）上脱离的步骤包括：

通过所述信号发生器对所述超声换能器（128）施加激励电压。

5.根据权利要求1所述的声发射传感器的校准方法，其特征在于，所述力源集合控制平台（100）上设置有第一驱动件（110），所述第一驱动件（110）与所述安装板（102）传动连接；

所述承载平台（108）上设置有第二驱动件（116）和固定板（118）；

所述第二驱动件（116）连接于所述固定板（118）和所述承载平台（108），以驱动所述固定板（118）相对于所述承载平台（108）动作；

所述固定板（118）用于安装声发射传感器。

6.根据权利要求5所述的声发射传感器的校准方法，其特征在于，所述固定板（118）上开设有多个安装孔（130），多个所述安装孔（130）在所述固定板（118）朝向所述弹性波迁移试块（106）的一侧阵列排布。

7.根据权利要求6所述的声发射传感器的校准方法，其特征在于，所述固定板（118）与所述安装孔（130）对应的位置设置有用于支撑声发射传感器的弹簧；

所述固定板（118）朝向所述承载平台（108）的一侧设置有第二测距件。

8.根据权利要求1所述的声发射传感器的校准方法，其特征在于，所述弹性波迁移试块（106）呈圆形。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的声发射传感器的校准方法，其特征在于，还包括支架（120），所述支架（120）上设置有调节机构（122），所述调节机构（122）与所述力源集合控制平台（100）传动连接，以驱动所述力源集合控制平台（100）相对于所述支架（120）动作。