声发射技术具有连续、实时监测等特点，已成为检测材料损伤(特别是早期损伤)、评价结构完整性以及对材料或结构状态进行动态监测、分析结构破坏全过程的重要手段【1】。有效的布置声发射传感器，既能检测到声发射源的大致区域，还能节约大量成本，下面编者就如何有效的布置声发射传感器通过实验过程进行分析：
工具/原料
桁架平台结构
PXR15传感器
PXPA5放大器
采集设备
PXAES分析软件
0.5mm自动铅笔
传感器布置的意义
1、伴随着工业的发展，科技的进步以及未来的需求，大型化和复杂化成为空间结构的发展方向；一些大型桥梁、航天器甚至高层建筑等都有在使用过程中出现局部破损的可能，产生的这些局部破损虽不会造成整个结构立刻损坏，但其对于结构的完整性和安全性都形成了潜在的威胁疲劳和应力集中等多种因素会产生不断扩展和增大局部破损的负面影响，致使结构的整体承载能力下降，以至于造成整个结构的破坏，这样不只导致结构的使用寿命缩短，还使生命及财产安全受到威胁【2】。
声波在传播中的能量衰减实验
1、在桁架平台结构模型的一个管节点处，根据GB／T18182的要求，采用由0．5mm，硬度为HB铅芯断铅模拟声发射信号，铅芯伸长2．5mm，与构件表面成30。夹角进行折断。在节点的各个支撑(即下图中的①②③④⑤)上，量取d(即声发射传感器2距断铅位置的距离)分别为100m、200mm、300mm、400mm、500mm、600mm、700mm。试验过程中，将传感器2安置在任意支撑上的指定位置，以接收距离声源不同位置处的声发射信号，从而通过分析声发射仪所采集到的两传感器接收的信号，来推导节点处能量分布的特性。
2、试验中所选用的声发射传感器型号均为PXR15，其中心频率为150kHz，适于去除掉那些金属部件易产生的载荷机械噪声。前置放大器选用PXPA5型低噪声放大器，增益40dB。传感器表面与检测表面之间良好的声耦合是传感器安装的基本要求，试件表面必须清除松散的涂层及氧化皮，磨掉粗糙表面，清洗表面的油污或多余物。对于传感器接触表面，应填充耦合剂，耦合剂不宜涂得过多或过少，耦合层应尽可能薄且表面要充分浸湿。最后，用磁力座将传感器固定在导管架平台结构模型上所要安置的位置处。
试验结果及分析
1、实验数据由上表所示，虽然由于桁架平台结构模型尺寸的限制，断铅信号到达较远距离传感器2时，该声发射传感器所接收的信号在经过了传播过程中的反射、折射及衍射等多种形式的叠加后，信号强度相比较近的传感器反而更强，但是从整体关系上看，同一支撑上随着传播距离的增加，能量仍是呈现衰减趋势，这跟理论分析是相符的。
2、故得出结论，桁架平台结构中管节点处裂纹产生的能量，在各个支撑中传播时均发生衰减，在距离声发射源500mm处衰减较为明显。又理想介质中点声源产生的声发射波是以球面型式传播的。虽然，管节点处产生的声发射在实际结构中并非以理想的球面型式传播，各处的衰减不尽相同，但其传播趋势仍是球面。因此，在考虑导管架平台结构模型中的声发射传感器布置时，声发射信号的传播可以理解为以节点处声源为球心，以500mm距离为传播衰减的最大距离范围即球半径，将传感器布置在此球体范围内，能够保证检测到有效信号。另外，如果将传感器安置在两球体的相交区域，则预示着此传感器可以同时检测到两个声源处的信息。故传感器布置将以此为基础进行研究。
基于能量衰减的传感器布置
1、要了解导桁架平台结构中所有节点处的健康状况，最理想的情况就是在平台结构的每一个节点处的所有支撑上都设置声发射传感器进行检测。本文所研究的平台结构中每个节点周围就需要布置7个传感器，则总共需要布置84个声发射传感器，管节点分布如图3-8所示。然而，如果在实际应用中真的这样做，那么，许多传感器检测到的信息都会存在冗余。因此，无论从经济成本还是从管理的角度来讲，这都是不切合实际的。较明智的方案是选择特定位置布置声发射传感器进行工作，这些传感器能够提供尽可能不同的非冗余信息，再通过传感器之间的信息交换和信息处理来获取声源信息，这样，既能保证结果的可靠性和准确性，还能有效的节约成本。
2、由声波衰减实验的理论分析，在导管架平台结构模型的一侧面中，各管节点处声源所产生的声发射信号的传播如图3-9(a)所示，节点4和8处产生的声发射存在交集区域，则此区域内布置一个传感器就可以检测到4和8两节点处的声源信息，以此类推，节点8和12、3和7、7和11之间，节点3和4、7和8、11和12之间均存在交集区域，亦可在此区域只布置一个传感器，用于检测两节点。另外，由于平面定位时至少需要三个传感器，为保证获取完整的有关节点3、4、11和12处的声源信息并能进行声源定位，在上述节点处声发射能量传播有效区域内，与交集区域相对应的位置均各布置一个传感器。
3、综合理论及模拟分析可知，为了获取各个节点处产生的声发射信号并确定声源位置，导管架平台结构模型的此侧面上需要布置11个传感器，同理，其对称的另一面亦需要布置11个传感器，则其全局共需布置22个声发射传感器，各传感器的位置结构如图3—9(b)所示。那么，在对该导管架平台结构模型的原型结构进行全局检测时，就可以采用此传感器布置方案，即全局总共布置22个声发射传感器，传感器布置的位置结构如图3—9(b)所示。