二十世紀五十年代初德國的Kaiser發(fā)現對于同一種材料,施加的外力一定要大于上一次施加的數值之后才有可能產生聲發(fā)射信號。隨后美國、日本等研究人員,從材料學的物理特性入手研究超聲發(fā)射源,并將其研究成果聲發(fā)射傳感器應用于工程材料無損檢測領域。二十世紀七八十年代,Dunegan等人通過對聲發(fā)射試驗技術的研究,研制出了聲發(fā)射儀,該發(fā)射儀頻率范圍在一兆赫茲以下。八十年代初,美國聲學物理研究所將現代微電子技術與聲發(fā)射檢測系統(tǒng)相結合,設計出了有源式和無源式超聲波傳感器頻率范圍從20kHz到500kHz,該兩種傳感器由于輸出阻抗各不相同,需要匹配不同的接口。此時高壓電力設備也開始迅速發(fā)展,而高壓電力設備的絕緣檢測成為了必要的試驗項目,為此專家們開始尋求檢測電力設備絕緣的方法,此時將超聲波傳感器檢測引入了電力設備局部放電檢測領域,聲發(fā)射技術和局部放電檢測技術有了第一次的握手。
目前局部放電超聲波傳感器檢測技術領域中著名的國家和單位有德國的Vanen公司,美國的Dunegan公司和美國聲學物理研究所等。各個國家也紛紛在聲發(fā)射領域提出了自己的校驗方法和出臺了相關的標準。一些最常見的使用方法是互易法、表面波脈沖比較法、光學法等。
(1)表面波脈沖比較法
目前,在行業(yè)內以美國聲學物理研究所為例采用斷鉛法也稱表面波比較法。在一米建方的鋼板上,在其對角線上一端放置超聲波傳感器,在其另一端處用削好的標準鉛筆,用力將其折斷。筆芯斷裂后應力釋放產生的彈性波,根據此時傳感器反應的幅度,確定傳感器的靈敏度。(2)光學法
隨著激光多普勒技術的發(fā)展,英國物理實驗室(NPL)采用錐形壓電換能器,通過正弦信號的激勵作為聲發(fā)射源。利用激光多普勒測速技術測量表面位移和速度,其準確度較高。多普勒效應是在運動聲源與接收聲源產生的一種特定的物理效應。該效應表現的現象為,當聲源遠離接收裝置時,接收裝置收到的信號頻率會變低;當聲源接近接收裝置時,接收裝置接收到的信號頻率會變高。兩者之間的頻率差和聲傳播的速度有一定的關系。因此根據多普勒效應可以測量聲音的移動速度及傳播聲音介質的流動速度。比如:醫(yī)用的多普勒儀,用于測量人體的血液流動速度。愛因斯坦在狹義相對論中首次提出了光具有波粒二象性,當光源與接收光源的裝置發(fā)生位移時,由于速度的不同也會引起接收光的頻率的不同稱為光的多普勒效應。當發(fā)射的頻率與接收的頻率之間的頻率差與相對速度具有相關性,利用這種相關性的規(guī)律得出介質的變化,從而計算出相對速度。