聲發射是一種常見的物理現象，各種材料聲發射信號的頻率范圍很寬，從幾Hz的次聲頻、20 Hz～20K Hz的聲頻到數MHz的超聲頻；聲發射信號幅度的變化范圍也很大，從10m的微觀位錯運動到1m量級的地震波。如果聲發射釋放的應變能足夠大，就可產生人耳聽得見的聲音。大多數材料變形和斷裂時有聲發射發生，但許多材料的聲發射信號強度很弱，人耳不能直接聽見，需要藉助靈敏的電子儀器才能檢測出來。用儀器探測、記錄、分析聲發射信號和利用聲發射信號推斷聲發射源的技術稱為聲發射技術，人們將聲發射儀器形象地稱為材料的聽診器。

聲發射的來源及發展

聲發射和微震動都是自然界中隨時發生的自然現象，盡管無法考證人們何時首次聽到聲發射，但逐如折斷樹技、巖石破碎和折斷骨頭等的斷裂過程無疑是人們最早聽到的聲發射信號?？梢允挚隙ǖ赝茢唷板a嗚”是人們首次觀察到的金屬中的聲發射現象，因為純錫在塑性形變期間機械欒晶產生可聽得到的聲發射，而銅和錫的冶煉可追朔到公元前3700年。

現代的聲發射技術的開始以Kaiser五十年代初在德國所作的研究工作為標志。他觀察到銅、鋅、鋁、鉛、錫、黃銅、鑄鐵和鋼等金屬和合金在形變過程中都有聲發射現象。他最有意義的發現是材料形變聲發射的不可逆效應即：“材料被重新加載期間，在應力值達到上次加載最大應力之前不產生聲發射信號”?，F在人們稱材料的這種不可逆現象為“Kaiser效應”。Kaiser同時提出了連續型和突發型聲發射信號的概念。

二十世紀五十年代末，美國人Schofield和Tatro經大量研究發現金屬塑性形變的聲發射主要由大量位錯的運動所引起[5], 而且還得到一個重要的結論, 即聲發射主要是體積效應而不是表面效應。Tatro進行了導致聲發射現象的物理機制方面的研究工作, 首次提出聲發射可以作為研究工程材料行為疑難問題的工具, 并預言聲發射在無損檢測方面具有獨特的潛在優勢。

二十世紀六十年代初，Green等人首先開始了聲發射技術在無損檢測領域方面的應用, Dunegan首次將聲發射技術應用于壓力容器方面的研究。在整個六十年代, 美國和日本開始廣泛地進行聲發射的研究工作, 人們除開展聲發射現象的基礎研究外, 還將這一技術應用于材料工程和無損檢測領域。美國于1967年成立了聲發射工作組，日本于1969年成立了聲發射協會。

二十世紀七十年代初, Dunegan等人于開展了現代聲發射儀器的研制，他們把實驗頻率提高到100KHz-1MHz的范圍內, 這是聲發射實驗技術的重大進展, 現代聲發射儀器的研制成功為聲發射技術從實驗室的材料研究階段走向在生產現場用于監視大型構件的結構完整性創造了條件。

隨著現代聲發射儀器的出現，整個七十年代和八十年代初人們從聲發射源機制、波的傳播到聲發射信號分析方面開展了廣泛和系統的深入研究工作。在生產現場也得到了廣泛的應用，尤其在化工容器、核容器和焊接過程的控制方面取得了成功。Drouillard于1979年統計出版了1979年以前世界上發表的聲發射論文目錄, 據他的統計, 到1986年底世界上發表有關聲發射的論文總數已超過5000篇。

二十世紀八十年代初，美國PAC公司將現代微處理計算機技術引入聲發射檢測系統, 設計出了體積和重量較小的第二代源定位聲發射檢測儀器, 并開發了一系列多功能高級檢測和數據分析軟件, 通過微處理計算機控制, 可以對被檢測構件進行實時聲發射源定位監測和數據分析顯示。由于第二代聲發射儀器體積和重量小易攜帶，從而推動了八十年代聲發射技術進行現場檢測的廣泛應用，另一方面，由于采用286及更高級的微處理機和多功能檢測分析軟件，儀器采集和處理聲發射信號的速度大幅度提高，儀器的信息存儲量巨大，從而提高了聲發射檢測技術的聲發射源定位功能和缺陷檢測準確率。

進入九十年代，美國PAC公司、美國DW公司、德國Vallen Systeme公司和中國的聲華興業公司先后分別開發生產了計算機化程度更高、體積和重量更小的第三代數字化多通道聲發射檢測分析系統，這些系統除能進行聲發射參數實時測量和聲發射源定位外，還可直接進行聲發射波形的觀察、顯示、記錄和頻譜分析。

中國于二十世紀七十年代初首先開展了金屬和復合材料的聲發射特性研究，八十年代中期聲發射技術在壓力容器和金屬結構的檢測方面得到應用。發射檢測儀已在制造、信號處理、金屬材料、復合材料、磁聲發射、巖石、過程監測、壓力容器、飛機等領域開展了廣泛的應用。

中國于1978年在中國無損檢測學會成立了聲發射專業委員會，并于1979年在黃山召開了第一屆全國聲發射學術會議，近年來已固定每兩年召開一次學術會議，到目前為止已召開了十一屆。

聲發射的基本原理

聲發射檢測的原理，從聲發射源發射的彈性波最終傳播到達材料的表面，引起可以用聲發射傳感器探測的表面位移，這些探測器將材料的機械振動轉換為電信號，然后再被放大、處理和記錄。固體材料中內應力的變化產生聲發射信號, 在材料加工、處理和使用過程中有很多因素能引起內應力的變化，如位錯運動、孿生、裂紋萌生與擴展、斷裂、無擴散型相變、磁疇壁運動、熱脹冷縮、外加負荷的變化等等。人們根據觀察到的聲發射信號進行分析與推斷以了解材料產生聲發射的機制。

聲發射檢測的主要目的是：①確定聲發射源的部位；②分析聲發射源的性質；③確定聲發射發生的時間或載荷；④評定聲發射源的嚴重性。一般而言，對超標聲發射源，要用其它無損檢測方法進行局部復檢，以精確確定缺陷的性質與大小。

聲發射技術的特點

聲發射檢測方法在許多方面不同于其它常規無損檢測方法，其優點主要表現為：
(1) 聲發射是一種動態檢驗方法，聲發射探測到的能量來自被測試物體本身，而不是象超聲或射線探傷方法一樣由無損檢測儀器提供；
(2) 聲發射檢測方法對線性缺陷較為敏感，它能探測到在外加結構應力下這些缺陷的活動情況，穩定的缺陷不產生聲發射信號；
(3) 在一次試驗過程中，聲發射檢驗能夠整體探測和評價整個結構中缺陷的狀態；
(4) 可提供缺陷隨載荷、時間、溫度等外變量而變化的實時或連續信息，因而適用于工業過程在線監控及早期或臨近破壞預報；
(5) 由于對被檢件的接近要求不高，而適于其它方法難于或不能接近環境下的檢測，如高低溫、核輻射、易燃、易爆及極毒等環境；
(6) 對于在役壓力容器的定期檢驗，聲發射檢驗方法可以縮短檢驗的停產時間或者不需要停產；
(7) 對于壓力容器的耐壓試驗，聲發射檢驗方法可以預防由未知不連續缺陷引起系統的災難性失效和限定系統的最高工作壓力；
(8) 由于對構件的幾何形狀不敏感，而適于檢測其它方法受到限制的形狀復雜的構件。

由于聲發射檢測是一種動態檢測方法，而且探測的是機械波，因此具有如下的特點：
(1) 聲發射特性對材料甚為敏感，又易受到機電噪聲的干擾，因而，對數據的正確解釋要有更為豐富的數據庫和現場檢測經驗；
(2) 聲發射檢測，一般需要適當的加載程序。多數情況下，可利用現成的加載條件，但有時，還需要特作準備；
(3) 聲發射檢測目前只能給出聲發射源的部位、活性和強度，不能給出聲發射源內缺陷的性質和大小，仍需依賴于其它無損檢測方法進行復驗。

聲發射的應用

前人們已將聲發射技術廣泛應用于許多領域，主要包括以下方面：
聲發射檢測應用在高壓儲氫罐檢測上(1) 石油化工工業：低溫容器、球形容器、柱型容器、高溫反應器、塔器、換熱器和管線的檢測和結構完整性評價，常壓貯罐的底部泄漏檢測，閥門的泄漏檢測，埋地管道的泄漏檢測，腐蝕狀態的實事探測，海洋平臺的結構完整性監測和海岸管道內部存在砂子的探測。
(2) 電力工業：變壓器局部放電的檢測，蒸汽管道的檢測和連續監測，閥門蒸汽損失的定量測試，高壓容器和汽包的檢測，蒸汽管線的連續泄漏監測，鍋爐泄漏的監測，汽輪機葉片的檢測，汽輪機軸承運行狀況的監測。
(3) 材料試驗：復合材料、增強塑料、陶瓷材料和金屬材料等的性能測試，材料的斷裂試驗，金屬和合金材料的疲勞試驗及腐蝕監測，高強鋼的氫脆監測，材料的摩擦測試, 鐵磁性材料的磁聲發射測試等。
(4) 民用工程：樓房、橋梁、起重機、隧道、大壩的檢測，水泥結構裂紋開裂和擴展的連續監視等。
(5) 航天和航空工業：航空器的時效試驗，航空器新型材料的進貨檢驗，完整結構或航空器的疲勞試驗，機翼蒙皮下的腐蝕探測，飛機起落架的原位監測，發動機葉片和直升機葉片的檢測，航空器的在線連續監測，飛機殼體的斷裂探測，航空器的驗證性試驗，直升機齒輪箱變速的過程監測，航天飛機燃料箱和爆炸螺栓的檢測，航天火箭發射架結構的驗證性試驗。
(6) 金屬加工：工具磨損和斷裂的探測，打磨輪或整形裝置與工件接觸的探測，修理整形的驗證，金屬加工過程的質量控制，焊接過程監測，振動探測，鍛壓測試，加工過程的碰撞探測和預防。
(7) 交通運輸業：長管拖車、公路和鐵路槽車的檢測和缺陷定位，鐵路材料和結構的裂紋探測，橋梁和隧道的結構完整性檢測，卡車和火車滾珠軸承和軸頸軸承的狀態監測，火車車輪和軸承的斷裂探測。
(8) 其他：硬盤的干擾探測，帶壓瓶的完整性檢測，莊稼和樹木的干旱應力監測，磨損摩擦監測，巖石探測，地質和地震上的應用，發動機的狀態監測，轉動機械的在線過程監測，鋼軋輥的裂紋探測，汽車軸承強化過程的監測，鑄造過程監測，Li/MnO2電池的充放電監測，人骨頭的摩擦、受力和破壞特性試驗，骨關節狀況的監測。

聲發射儀器的公司有：北京鵬翔科技有限公司