用于传送时间平均信号数据的带宽可选择的声发射装置和方法与流程

本公开总体上涉及声发射装置和方法，并且更具体地，涉及用于传送时间平均信号数据的带宽可选择的声发射装置和方法。

背景技术：

声发射传感器响应于经由声发射传感器的感测元件(例如，一个或多个压电晶体)感测、测量和/或检测的声发射(例如，瞬态弹性波)而产生声发射信号(例如，电压信号)。声发射源可以包括材料缺陷(例如，裂缝)的形成和/或传播、材料的滑移和/或位错移动等。

传统的声发射测量和检测环境包括声发射传感器、前置放大器、滤波器、放大器、模数转换器和数据处理设备(例如，计算机)。在这种传统环境中，声发射信号通常经由前置放大器、滤波器、放大器和模数转换器来调节和/或修改，并且然后在数据处理设备处分析，以检测和/或表征与声发射信号相关联的声发射事件(例如，材料缺陷的形成和/或传播、泄漏率的确定等)。

技术实现要素：

本文公开了用于传送时间平均信号数据的带宽可选择的声发射装置和方法。在一些公开的示例中，装置包括声发射传感器，该声发射传感器包括带宽可选择的滤波器和数据提取器。在一些公开的示例中，声发射传感器产生声发射信号。在一些公开的示例中，带宽可选择的滤波器基于所选择的带宽来对声发射信号滤波，以产生经滤波的声发射信号。在一些公开的示例中，数据提取器从经滤波的声发射信号提取时间平均信号数据。在一些公开的示例中，数据提取器还将时间平均信号数据从声发射传感器传送到外部数据采集系统。

在一些公开的示例中，方法包括基于声发射传感器的带宽可选择的滤波器的所选择的带宽来对声发射信号滤波，以产生经滤波的声发射信号。在一些公开的示例中，声发射信号经由声发射传感器而产生。在一些公开的示例中，方法还包括从经滤波的声发射信号中提取时间平均信号数据。在一些公开的示例中，方法还包括将时间平均信号数据从声发射传感器传送到外部数据采集系统。

在一些公开的示例中，装置包括外部前置放大器设备，该外部前置放大器设备包括带宽可选择的滤波器和数据提取器。在一些公开的示例中，外部前置放大器设备从声发射传感器接收声发射信号。在一些公开的示例中，带宽可选择的滤波器基于所选择的带宽来对声发射信号滤波，以产生经滤波的声发射信号。在一些公开的示例中，数据提取器从经滤波的声发射信号提取时间平均信号数据。在一些公开的示例中，数据提取器还将时间平均信号数据从外部前置放大器设备传送到外部数据采集系统。

在一些公开的示例中，方法包括基于外部前置放大器设备的带宽可选择的滤波器的所选择的带宽来对声发射信号滤波，以产生经滤波的声发射信号。在一些公开的示例中，声发射信号来自声发射传感器，在外部前置放大器设备处被接收。在一些公开的示例中，方法还包括从经滤波的声发射信号中提取时间平均信号数据。在一些公开的示例中，方法还包括将时间平均信号数据从外部前置放大器设备传送到外部数据采集系统。

附图说明

图1是已知的声发射测量和检测环境的框图。

图2是图1的声发射传感器的已知实施方式的框图，被修改以包括图1的前置放大器和滤波器。

图3是外部前置放大器设备的已知实施方式的框图，被可操作地耦合到图1的声发射传感器。

图4是根据本公开的教导，以第一示例配置来布置的包括示例前置放大器、示例带宽可选择的滤波器和示例数据提取器的示例声发射传感器的框图。

图5是根据本公开的教导，以第二示例配置来布置的包括图4的示例前置放大器、示例带宽可选择的滤波器和示例数据提取器的图4的示例声发射传感器的框图。

图6是根据本公开的教导，以第三示例配置来布置的包括图4和图5的示例前置放大器、示例带宽可选择的滤波器和示例数据提取器的图4和图5的示例声发射传感器的框图。

图7是根据本公开的教导，以第一示例配置来布置的包括示例前置放大器、示例带宽可选择的滤波器和示例数据提取器的示例外部前置放大器设备的框图。

图8是根据本公开的教导，以第二示例配置来布置的包括图7的示例前置放大器、示例带宽可选择的滤波器和示例数据提取器的图7的示例外部前置放大器设备的框图。

图9是根据本公开的教导，以第三示例配置来布置的包括图7和图8的示例前置放大器、示例带宽可选择的滤波器和示例数据提取器的图7和图8的示例外部前置放大器设备的框图。

图10是表示用于从图4至图6的示例声发射传感器传送时间平均信号数据的示例方法的流程图。

图11是表示用于从图7至图9的示例外部前置放大器设备传送时间平均信号的示例方法的流程图。

图12是能够执行指令以实现图10的示例方法和图4至图6的示例声发射传感器的示例处理器平台的框图。

图13是能够执行指令以实现图11的示例方法和图7至图9的示例外部前置放大器设备的示例处理器平台的框图。

某些示例在以上所标识的附图中被示出并在下面被详细描述。在描述这些示例的时候，同样或相同的附图标记被用来标识相同或相似的元件。附图不一定按比例绘制，并且为了清楚和/或简明，附图的某些特征和某些视图可能在比例上或在示意图中被夸大地示出。

具体实施方式

传统的声发射测量和检测环境包括声发射传感器、前置放大器、滤波器、放大器、模数转换器和数据处理设备(例如，计算机)。在这种传统环境中，声发射信号通常经由前置放大器、滤波器、放大器和模数转换器来调节和/或修改，并且然后在数据处理设备处分析，以检测和/或表征与声发射信号相关联的声发射事件(例如，材料缺陷的形成和/或传播、泄漏率的确定等)。

在一些已知的声发射测量和检测环境中，包括前置放大器、滤波器和放大器的信号调节电路被包括在还包括模数转换器的数据采集设备内。在其他已知的声发射测量和检测环境中，信号调节电路的前置放大器和滤波器被集成在声发射传感器内，而不是被集成在数据采集设备内。在另外的其他已知的声发射测量和检测环境中，信号调节电路的前置放大器和滤波器被集成在被可操作地定位和/或设置在声发射传感器和数据采集设备之间的外部前置放大器设备中，而不是被集成在数据采集设备中。

上述传统的声发射测量和检测环境要求高速采样(例如，经由数据采集设备)和大量的后处理(例如，经由数据处理设备)，以产生关于被监测和/或评估的材料(例如，工艺装备)的完整性和/或健康的有用信息。这种高速采样和大量的后处理要求需要实现高端数据采集和数据处理装备，这增加了声发射测量和检测系统的复杂性和成本。这种高端装备的实现在低功率和/或危险环境中变得技术上具有挑战性。

与上述传统的声发射测量和检测环境不同，本文公开的声发射装置和方法包括带宽可选择的滤波器(例如，软件可编程模拟滤波器)。在一些公开的示例中，带宽可选择的滤波器被集成在声发射传感器内。在其他示例中，带宽可选择的滤波器被集成在外部前置放大器设备内，外部前置放大器设备被可操作地定位和/或设置在声发射传感器和数据采集设备之间。

经由公开的带宽可选择的声发射装置和方法实现带宽可选择的滤波器，有利地使得由声发射传感器产生的声发射信号的频率成分能够被解析，而无需高速采样(例如，无需高端和高成本的数据采集设备)。例如，实现带宽可选择的滤波器的声发射传感器或外部前置放大器设备可以从由带宽可选择的滤波器滤波的声发射信号提取时间平均信号数据(例如，均方根(rms)数据、平均信号电平(asl)数据等)，其中带宽可选择的滤波器被编程和/或配置为在一个或多个期望的带宽处对声发射信号滤波。所提取的时间平均信号数据，其相对于声发射信号本身的频率具有较低的频率，然后可以从声发射传感器或外部前置放大器设备被传送到外部数据采集设备和/或外部数据处理设备，而无需高速采样。在描述公开的带宽可选择的声发射装置和方法的细节之前，结合图1提供对已知声发射测量和检测环境的描述。

图1是已知的声发射测量和检测环境100的框图。图1的声发射测量和检测环境100包括声发射传感器102和数据采集系统104。图1的数据采集系统104包括数据采集设备106和数据处理设备108(例如，计算机)。数据采集设备106包括被实现为前置放大器112、滤波器114和放大器116的信号调节电路110。数据采集设备106还包括模拟信号检测器118和模数转换器120。数据处理设备108包括处理器122和存储器124。处理器122包括和/或实现事件检测器126。存储器124存储数字信号数据128、一个或多个事件检测算法130和事件检测数据132。图1的处理器122和/或更一般地，数据处理设备108控制图1的数据采集设备106的操作。

图1的声发射传感器102响应于经由声发射传感器102的感测元件所感测、测量和/或检测的一个或多个声发射(例如，图1的瞬态弹性波136)而产生声发射信号134。如本领域中已知的，声发射传感器102的感测元件被实现为一个或多个压电晶体。响应于图1的样本140中的缺陷(例如，图1的裂缝138)的形成和/或传播(声发射传感器102被耦合到该缺陷)，声发射(例如，瞬态弹性波136)由声发射传感器102的感测元件而被感测、测量和/或检测。图1的样本140可以是工艺装备(例如，一段管路和/或管道、现场设备等)的项目。由声发射传感器102产生的声发射信号134是模拟信号。所产生的声发射信号134被传送到图1的数据采集系统104和/或在该处被接收。更具体地，声发射信号134被传送到图1的数据采集系统104的数据采集设备106的信号调节电路110的前置放大器112和/或在该处被接收。

图1的数据采集设备106的信号调节电路110调节、改变和/或以其他方式准备所产生的声发射信号134以供进一步处理。图1的信号调节电路110的前置放大器112放大、提高和/或增强所产生的声发射信号134。被放大的声发射信号从前置放大器112被传送到图1的信号调节电路110的滤波器114。滤波器114基于与滤波器114相关联的不可选择和/或不可编程的带宽来对被放大的声发射信号滤波。经滤波的声发射信号从滤波器114被传送到图1的信号调节电路110的放大器116。放大器116进一步放大、提高和/或增强经滤波的声发射信号。被放大的声发射信号从放大器116被传送到图1的数据采集设备106的模拟信号检测器118。

在一些已知的备选实施方式中，信号调节电路110的前置放大器112、滤波器114和/或放大器116位于(例如，被集成在)图1的声发射传感器102内，和/或在被可操作地定位和/或设置在图1的声发射传感器102和图1的数据采集系统104之间的外部前置放大器设备处。例如，图2是图1的声发射传感器102的已知实施方式200的框图，被修改以包括图1的前置放大器112和滤波器114。在图2的示例中，图1的前置放大器112和滤波器114的上述操作和/或功能在图2的声发射传感器102处被执行，与在图1的数据采集系统104的数据采集设备106处被执行相反。作为另一示例，图3是外部前置放大器设备302的已知实施方式300的框图，被可操作地定位和/或设置在图1的声发射传感器102和图1的数据采集系统104之间。在图3的示例中，图1的前置放大器112和滤波器114的上述操作和/或功能在图3的外部前置放大器设备302处被执行，与在图1的数据采集系统104的数据采集设备106处被执行相反。

返回图1的已知的声发射测量和检测环境100，数据采集设备106的模拟信号检测器118检测从信号调节电路110的放大器116作为模拟波形被传送的放大信号。数据采集设备106的模数转换器120将所检测到的模拟波形转换为数字信号数据128。数字信号数据128从模数转换器120被传送到图1的数据处理设备108的存储器124，在此数字信号数据128被存储用来经由图1的数据处理设备108的处理器122进一步处理。

图1的数据处理设备108的处理器122实现事件检测器126以检测图1的样本140中的一个或多个缺陷(例如，图1的裂缝138)的形成和/或传播。事件检测器126基于被存储在存储器124中并且可由处理器122和/或事件检测器126访问的一个或多个事件检测算法130来检测与缺陷(例如，与缺陷的形成和/或传播相关联的泄漏率)相关联的一个或多个事件。图1的事件检测器126和/或更一般地，数据处理设备108的处理器122将事件检测数据132(例如，对应于由事件检测器126检测到的一个或多个事件的数据)传送到数据处理设备108的存储器124，在此事件检测数据132被存储用来供处理器122进一步分析和/或处理。

图4是根据本公开的教导，以第一示例配置400来布置的包括示例前置放大器404、示例带宽可选择的滤波器406和示例数据提取器408的示例声发射传感器402的框图。在图4的第一示例配置400中，带宽可选择的滤波器406和数据提取器408被集成在声发射传感器402的前置放大器404内。在一些示例中，图4的声发射传感器402可以包括容纳和/或包含图4的前置放大器404、带宽可选择的滤波器406和数据提取器408的壳体(未被示出)。

图4的声发射传感器402响应于经由声发射传感器402的感测元件感测、测量和/或检测的一个或多个声发射(例如，瞬态弹性波)而产生示例声发射信号410。如本领域中已知的，在一些示例中，声发射传感器402的感测元件可以被实现为一个或多个压电晶体。在一些示例中，由声发射传感器402产生的声发射信号410是模拟信号。由图4的声发射传感器402产生的声发射信号410被传送到图4的声发射传感器402的前置放大器404和/或在该处被接收。

图4的前置放大器404放大、提高和/或增强由声发射传感器402产生的声发射信号410。在图4所示的示例中，在声发射信号410被传送到图4的声发射传感器402的带宽可选择的滤波器406和/或在该处被接收之前，前置放大器404放大、提高和/或增强声发射信号410。在其他示例中，图4的前置放大器404可以在声发射信号410被图4的声发射传感器402的带宽可选择的滤波器406滤波之后，放大、提高和/或增强声发射信号410。

图4的带宽可选择的滤波器406基于所选择的带宽来对声发射信号410(例如，由图4的前置放大器404放大的声发射信号)滤波，以产生经滤波的声发射信号。在一些示例中，带宽可选择的滤波器406可以被实现为可编程和/或可配置的模拟滤波器。带宽可选择的滤波器406可以是任何类型的滤波器，包括例如有源、无源、超外差、包络检测、电容器切换、现场可编程门阵列、有限脉冲响应、无限脉冲响应等。由图4的带宽可选择的滤波器406产生的经滤波的声发射信号被传送到图4的声发射传感器402的数据提取器408和/或在该处被接收。

在图4所示的示例中，带宽可选择的滤波器406的所选择的带宽基于从外部数据采集系统被传送到带宽可选择的滤波器406和/或在带宽可选择的滤波器406处从外部数据采集系统接收的示例带宽选择数据412。由带宽选择数据412指示和/或对应于带宽选择数据412的所选择的带宽可以包括在该处带宽可选择的滤波器406将对声发射信号410滤波的单个带宽或带宽范围。因此，带宽可选择的滤波器406被配置(例如，经由带宽可选择的滤波器406本身和/或更一般地，经由声发射传感器402)为在由图4的带宽选择数据412指示和/或对应于图4的带宽选择数据412的所选择的带宽处操作和/或运行(例如，滤波)。在一些示例中，带宽选择数据412可以经由高速可寻址远程换能器(hart)通信协议通过网络被传递到带宽可选择的滤波器406。在一些示例中，外部数据采集系统可以包括数据采集设备和/或数据处理设备。

图4的数据提取器408从由图4的带宽可选择的滤波器406产生的经滤波的声发射信号提取示例时间平均信号数据414(例如，均方根(rma)数据、平均信号电平(asl)数据等)。例如，数据提取器408可以通过对经滤波的声发射信号的值求平方(例如，对定义经滤波的声发射信号的波形的函数求平方)、通过取平方值的平均值(例如，平方函数的平均值)以及通过取平均值的平方根(例如，平均函数的平方根)，而从经滤波的声发射信号提取和/或计算均方根数据(例如，时间平均信号数据414的形式)。作为另一示例，数据提取器408可以通过将平均信号值(例如，定义经滤波的声发射信号的波形的函数的平均值)作为时间的函数来附加地或备选地从经滤波的声发射信号提取和/或计算平均信号电平数据(例如，时间平均信号数据414的另一种形式)。

在图4所示的示例中，数据提取器408还将时间平均信号数据414从图4的声发射传感器402传送到外部数据采集系统。因此，数据提取器408和/或更一般地，声发射传感器402基于对应于图4的带宽选择数据412的所选择的带宽，传送由声发射传感器402的带宽可选择的滤波器406滤波的时间平均信号数据414。在一些示例中，时间平均信号数据414可以是由数据提取器408和/或声发射传感器402传送到外部数据采集系统的唯一数据。在一些示例中，时间平均信号数据414可以经由hart通信协议通过网络被传递到外部数据采集系统。在其他示例中，时间平均信号数据414可以经由模拟通信(例如，4-20毫安接线)通过网络被传递到外部数据采集系统。在一些示例中，外部数据采集系统可以包括数据采集设备和/或数据处理设备。

图5是根据本公开的教导，以第二示例配置500来布置的包括示例前置放大器404、示例带宽可选择的滤波器406和示例数据提取器408的图4的示例声发射传感器402的框图。不同于示出了被集成在图4的前置放大器404内的图4的带宽可选择的滤波器406和图4的数据提取器408的图4的第一配置400，图5的第二配置500示出了未被集成在图5的前置放大器404内的带宽可选择的滤波器406和数据提取器408。如图5的第二配置500中所示的声发射传感器402、前置放大器404、带宽可选择的滤波器406和数据提取器408的结构、功能和/或操作在其他方面类似于如上所述的图4的第一配置400中所示的声发射传感器402、前置放大器404、带宽可选择的滤波器406和数据提取器408的结构、功能和/或操作。

图6是根据本公开的教导，以第三示例配置600来布置的包括示例前置放大器404、示例带宽可选择的滤波器406和示例数据提取器408的图4和图5的示例声发射传感器402的框图。在图6的第三配置600中，前置放大器404、带宽可选择的滤波器406和数据提取器408被集成在声发射传感器402内。与示出了被可操作地定位和/或设置在图5的前置放大器404之后的图5的带宽可选择的滤波器406的图5的第二配置500不同，图6的第三配置600示出了图6的带宽可选择的滤波器406被可操作地定位和/或设置在图6的前置放大器404之前。

因此，在图6所示的示例中，图6的带宽可选择的滤波器406基于对应于带宽选择数据412的所选择的带宽来对由图6的声发射传感器402产生的声发射信号410滤波，以产生经滤波的声发射信号。此后，经滤波的声发射信号被传送到图6的前置放大器404和/或在该处被接收，在此经滤波的声发射信号被放大并随后被传送到图6的数据提取器408。如图6的第三配置600中所示的声发射传感器402、前置放大器404、带宽可选择的滤波器406和数据提取器408的结构、功能和/或操作在其他方面类似于如上所述的图4的第一配置400和/或图5的第二配置500中所示的声发射传感器402、前置放大器404、带宽可选择的滤波器406和数据提取器408的结构、功能和/或操作。

尽管实现声发射传感器402的示例方式在图4至图6中被示出，图4至图6中所示的元件、过程和/或设备中的一个或多个可以以任何其他方式来组合、划分、重新布置、省略、消除和/或实现。此外，图4至图6的示例前置放大器404、示例带宽可选择的滤波器406、示例数据提取器408和/或更一般地，示例声发射传感器402可以通过硬件、软件、固件和/或硬件、软件和/或固件的任何组合来实现。因此，例如，图4至图6的示例前置放大器404、示例带宽可选择的滤波器406、示例数据提取器408和/或更一般地，示例声发射传感器402中的任一个可以通过一个或多个模拟或数字电路、逻辑电路、可编程处理器、专用集成电路(asic(s))、可编程逻辑器件(pld(s))和/或现场可编程逻辑器件(fpld(s))来实现。当阅读本专利的任何装置或系统权利要求以涵盖纯粹的软件和/或固件实现时，图4至图6的示例前置放大器404、示例带宽可选择的滤波器406、示例数据提取器408和/或更一般地，示例声发射传感器402中的至少一个在此明确地被定义以包括非暂时性计算机可读存储设备或存储盘，例如存储器、数字通用盘(dvd)、光盘(cd)、蓝光盘等，包括软件和/或固件。此外，图4至图6的示例声发射传感器402可以包括，除了图4至图6中所示的那些之外或代替图4至图6中所示的那些的一个或多个元件、过程和/或设备，和/或可以包括一个以上的任何或所有所示出的元件、过程和设备。

图7是根据本公开的教导，以第一示例配置700来布置的包括示例前置放大器704、示例带宽可选择的滤波器706和示例数据提取器708的示例外部前置放大器设备702的框图。在图7的第一配置700中，带宽可选择的滤波器706和数据提取器708被集成在外部前置放大器设备702的前置放大器704内。在一些示例中，图7的外部前置放大器设备702可以包括容纳和/或包含图7的前置放大器704、带宽可选择的滤波器706和数据提取器708的壳体(未被示出)。

在图7所示的示例中，外部前置放大器设备702接收由声发射传感器(未被示出)产生的示例声发射信号710。在一些示例中，在外部前置放大器设备702处被接收的声发射信号710是模拟信号。在图7的外部前置放大器设备702处被接收的声发射信号710被传送到图7的外部前置放大器设备702的前置放大器704和/或在该处被接收。

图7的前置放大器704放大、提高和/或增强在外部前置放大器设备702处被接收的声发射信号710。在图7所示的示例中，在声发射信号710被传送到图7的外部前置放大器设备702的带宽可选择的滤波器706和/或在该处被接收之前，前置放大器704放大、提高和/或增强声发射信号710。在其他示例中，图7的前置放大器704可以在声发射信号710由图7的外部前置放大器设备702的带宽可选择的滤波器706滤波之后，放大、提高和/或增强声发射信号710。

图7的带宽可选择的滤波器706基于所选择的带宽来对声发射信号710(例如，由图7的前置放大器704放大的声发射信号)滤波，以产生经滤波的声发射信号。在一些示例中，带宽可选择的滤波器706可以被实现为可编程和/或可配置的模拟滤波器。带宽可选择的滤波器706可以是任何类型的滤波器，包括例如有源、无源、超外差、包络检测、电容器切换、现场可编程门阵列、有限脉冲响应、无限脉冲响应等。由图7的带宽可选择的滤波器706产生的经滤波的声发射信号被传送到图7的外部前置放大器设备702的数据提取器708和/或在该处被接收。

在图7所示的示例中，带宽可选择的滤波器706的所选择的带宽基于从外部数据采集系统被传送到带宽可选择的滤波器706和/或在带宽可选择的滤波器706处从外部数据采集系统接收的示例带宽选择数据712。由带宽选择数据712指示和/或对应于带宽选择数据712的所选择的带宽可以包括在该处带宽可选择的滤波器706将对声发射信号710滤波的单个带宽或带宽范围。因此，带宽可选择的滤波器706被配置(例如，经由带宽可选择的滤波器706本身和/或更一般地，经由外部前置放大器设备702)为在由图7的带宽选择数据712指示和/或对应于图7的带宽选择数据712的所选择的带宽处操作和/或运行(例如，滤波)。在一些示例中，带宽选择数据712可以经由hart通信协议通过网络被传递到带宽可选择的滤波器706。在一些示例中，外部数据采集系统可以包括数据采集设备和/或数据处理设备。

图7的数据提取器708从由图7的带宽可选择的滤波器706产生的经滤波的声发射信号中提取示例时间平均信号数据714(例如，均方根(rma)数据、平均信号电平(asl)数据等)。例如，数据提取器708可以通过对经滤波的声发射信号的值求平方(例如，对定义经滤波的声发射信号的波形的函数求平方)、通过取平方值的平均值(例如，平方函数的平均值)以及通过取平均值的平方根(例如，平均函数的平方根)，而从经滤波的声发射信号中提取和/或计算均方根数据(例如，时间平均信号数据714的形式)。作为另一示例，数据提取器708可以通过将平均信号值(例如，定义经滤波的声发射信号的波形的函数的平均值)作为时间的函数来附加地或备选地从经滤波的声发射信号中提取和/或计算平均信号电平数据(例如，时间平均信号数据714的另一种形式)。

在图7所示的示例中，数据提取器708还将时间平均信号数据714从图7的外部前置放大器设备702传送到外部数据采集系统。因此，数据提取器708和/或更一般地，外部前置放大器设备702基于对应于图7的带宽选择数据712的所选择的带宽，传送由外部前置放大器设备702的带宽可选择的滤波器706滤波的时间平均信号数据714。在一些示例中，时间平均信号数据714可以是由数据提取器708和/或外部前置放大器设备702传送到外部数据采集系统的唯一数据。在一些示例中，时间平均信号数据714可以经由hart通信协议通过网络被传递到外部数据采集系统。在其他示例中，时间平均信号数据714可以经由模拟通信(例如，4-20毫安接线)通过网络被传递到外部数据采集系统。在一些示例中，外部数据采集系统可以包括数据采集设备和/或数据处理设备。

图8是根据本公开的教导，以第二示例配置800来布置的包括图7的示例前置放大器704、示例带宽可选择的滤波器706和示例数据提取器708的图7的示例外部前置放大器设备702的框图。不同于示出了被集成在图7的前置放大器704内的图7的带宽可选择的滤波器706和图7的数据提取器708的图7的第一配置700，图8的第二配置800示出了未被集成在图8的前置放大器704内的带宽可选择的滤波器706和数据提取器708。如图8的第二配置800中所示的声发射传感器702、前置放大器704、带宽可选择的滤波器706和数据提取器708的结构、功能和/或操作在其他方面类似于如上所述的图7的第一配置700中所示的外部前置放大器设备702、前置放大器704、带宽可选择的滤波器706和数据提取器708的结构、功能和/或操作。

图9是根据本公开的教导，以第三示例配置900来布置的包括图7和图8的示例前置放大器704、示例带宽可选择的滤波器706和示例数据提取器708的图7和图8的示例外部前置放大器设备702的框图。在图9的第三配置900中，前置放大器704、带宽可选择的滤波器706和数据提取器708被集成在外部前置放大器设备702内。与示出了被可操作地定位和/或设置在图8的前置放大器704之后的图8的带宽可选择的滤波器706的图8的第二配置800不同，图9的第三配置900示出了图9的带宽可选择的滤波器706被可操作地定位和/或设置在图9的前置放大器704之前。

因此，在图9所示的示例中，图9的带宽可选择的滤波器706基于对应于带宽选择数据712的所选择的带宽来对由图9的外部前置放大器设备702产生的声发射信号710滤波，以产生经滤波的声发射信号。此后，经滤波的声发射信号被传送到图9的前置放大器704和/或在该处被接收，在此经滤波的声发射信号被放大并随后被传送到图9的数据提取器708。如图9的第三配置900中所示的外部前置放大器设备702、前置放大器704、带宽可选择的滤波器706和数据提取器708的结构、功能和/或操作在其他方面类似于如上所述的图7的第一配置700和/或图8的第二配置800中所示的外部前置放大器设备702、前置放大器704、带宽可选择的滤波器706和数据提取器708的结构、功能和/或操作。

尽管实现外部前置放大器设备702的示例方式在图7至图9中被示出，图7至图9中所示的元件、过程和/或设备中的一个或多个可以以任何其他方式来组合、划分、重新布置、省略、消除和/或实现。此外，图7至图9的示例前置放大器704、示例带宽可选择的滤波器706、示例数据提取器708和/或更一般地，示例外部前置放大器设备702可以通过硬件、软件、固件和/或硬件、软件和/或固件的任何组合来实现。因此，例如，图7至图9的示例前置放大器704、示例带宽可选择的滤波器706、示例数据提取器708和/或更一般地，示例外部前置放大器设备702中的任一个可以通过一个或多个模拟或数字电路、逻辑电路、可编程处理器、专用集成电路(asic(s))、可编程逻辑器件(pld(s))和/或现场可编程逻辑器件(fpld(s))来实现。当阅读本专利的任何装置或系统权利要求以涵盖纯粹的软件和/或固件实现时，图7至图9的示例前置放大器704、示例带宽可选择的滤波器706、示例数据提取器708和/或更一般地，示例外部前置放大器设备702中的至少一个在此明确地被定义以包括非暂时性计算机可读存储设备或存储盘，例如存储器、数字通用盘(dvd)、光盘(cd)、蓝光盘等，包括软件和/或固件。此外，图7至图9的示例外部前置放大器设备702可以包括，除了图7至图9中所示的那些之外或代替图7至图9中所示的那些的一个或多个元件、过程和/或设备，和/或可以包括一个以上的任何或所有所示出的元件、过程和设备。

表示用于经由图4至图6的示例声发射传感器402和图7至图9的示例外部前置放大器设备702传送时间平均信号数据的示例方法的流程图分别在图10和图11中被示出。在这些示例中，该方法可以使用机器可读指令来实现，该机器可读指令包括一个或多个程序，用于由一个或多个处理器执行，处理器例如在下面结合图12所讨论的示例处理器平台1200中所示的处理器1202，或在下面结合图13所讨论的示例处理器平台1300中所示的处理器1302。一个或多个程序可以被体现在被存储在非暂时性计算机可读存储介质上的软件中，非暂时性计算机可读存储介质例如cd-rom、软盘、硬盘驱动器、数字通用盘(dvd)、蓝光盘或与处理器1202或处理器1302相关联的存储器，但是，任何程序和/或其部分的全部可以备选地由除处理器1202或处理器1302之外的设备来执行，和/或被体现在固件或专用硬件中。此外，尽管示例程序参考图10和11中所示的流程图被描述，但是实现图4至图6的示例声发射传感器402和/或图7至图9的外部前置放大器设备702的许多其他方法可以备选地被使用。例如，块的执行顺序可以被改变，和/或所描述的一些块可以被改变、消除或组合。附加地或备选地，任何或所有块可以由一个或多个硬件电路(例如，分立和/或集成模拟和/或数字电路、现场可编程门阵列(fpga)、专用集成电路(asic)、比较器、运算放大器(op-amp)、逻辑电路等)来实现，该硬件电路被构造为在不执行软件或固件的情况下执行对应的操作。

如上所述，图10和图11的示例方法可以使用被存储在非暂时性计算机和/或机器可读介质上的编码指令(例如，计算机和/或机器可读指令)来实现，机器可读介质例如硬盘驱动器、闪存、只读存储器、光盘、数字通用磁盘、缓存、随机存取存储器和/或任何其他存储设备或存储盘，其中信息被存储达任何持续时间(例如，用于延长的时间段、永久地、用于简短的实例、用于暂时缓冲和/或用于信息的高速缓存)。如本文中所使用的，术语非暂时性计算机可读介质明确地被定义为包括任何类型的计算机可读存储设备和/或存储盘，并且排除传播信号并排除传输介质。“包括”和“包括”(及其所有形式和时态)在本文中被用作开放式术语。因此，每当权利要求列出任何形式的“包括”或“包括”(例如，包括、包括、包括、包括等)之后的任何内容时，应该理解，附加元素、术语等可以存在，而不脱离对应权利要求的范围。如本文中所使用的，当短语“至少”被用作权利要求的前序中的过渡术语时，它以与术语“包括”和“包括”是开放式的相同的方式是开放式的。

图10是表示用于从图4至图6的示例声发射传感器402传送时间平均信号数据的示例方法1000的流程图。图10的示例方法1000开始于和/或以其他方式包括在声发射传感器处接收带宽选择数据，其指示用于声发射传感器的带宽可选择的滤波器的一个或多个所选择的带宽(框1002)。例如，图4的带宽可选择的滤波器406和/或更一般地，声发射传感器402可以接收图4的带宽选择数据412，指示和/或对应于声发射传感器402的带宽可选择的滤波器406的一个或多个所选择的带宽。在一些示例中，带宽选择数据可以从外部数据采集系统来接收。在框1002之后，图10的示例方法1000的控制进行到框1004。

在框1004处，带宽可选择的滤波器基于带宽选择数据来配置(框1004)。例如，图4的带宽可选择的滤波器406和/或更一般地，声发射传感器402可以配置和/或编程带宽可选择的滤波器406，以在由图4的带宽选择数据412指示和/或对应于图4的带宽选择数据412的所选择的带宽处操作和/或运行(例如，滤波)。在框1004之后，图10的示例方法1000的控制进行到框1006。

在框1006处，声发射传感器产生声发射信号(框1006)。例如，图4的声发射传感器402可以响应于经由声发射传感器402的感测元件感测、测量和/或检测的一个或多个声发射(例如，瞬态弹性波)，而产生图4的声发射信号410。在框1006之后，图10的示例方法1000的控制进行到框1008。

在框1008处，所配置的带宽可选择的滤波器对声发射信号滤波以产生经滤波的声发射信号(框1008)。例如，图4的带宽可选择的滤波器406可以根据在该处带宽可选择的滤波器406被配置为与框1006相关地操作和/或运行的所选择的带宽来对图4的声发射信号410滤波，从而产生经滤波的声发射信号。在一些示例中，可以在带宽可选择的滤波器406在框1008处对声发射信号410滤波之前，由前置放大器(例如，图4的前置放大器404)对声发射信号410放大。在其他示例中，可以在带宽可选择的滤波器406已经在框1008处对声发射信号410滤波之后，由前置放大器(例如，图6的前置放大器404)对声发射信号410放大。在框1008之后，图10的示例方法1000的控制进行到框1010。

在框1010处，声发射传感器的数据提取器从经滤波的声发射信号提取时间平均信号数据(例如，均方根(rms)数据、平均信号电平(asl)数据等)(框1010)。例如，图4的声发射传感器402的数据提取器408可以从经滤波的声发射信号提取和/或计算均方根数据(例如，图4的时间平均信号数据414的形式)。在一些示例中，数据提取器408可以通过对经滤波的声发射信号的值求平方(例如，对定义经滤波的声发射信号的波形的函数求平方)、通过取平方值的平均值(例如，平方函数的平均值)以及通过取平均值的平方根(例如，平均函数的平方根)，而从经滤波的声发射信号提取和/或计算均方根数据。作为另一示例，数据提取器408可以通过将平均信号值(例如，定义经滤波的声发射信号的波形的函数的平均值)作为时间的函数来附加地或备选地从经滤波的声发射信号提取和/或计算平均信号电平数据(例如，时间平均信号数据414的另一种形式)。在框1010之后，图10的示例方法1000的控制进行到框1012。

在框1012处，数据提取器将所提取的时间平均信号数据从声发射传感器传送到外部数据采集系统(框1012)。例如，图4的数据提取器408和/或更一般地，声发射传感器402可以将所提取的图4的时间平均信号数据414从声发射传感器402传送到外部数据采集系统。因此，数据提取器408和/或更一般地，声发射传感器402基于与图4的带宽选择数据412相对应的所选择的带宽来传送由声发射传感器402的带宽可选择的滤波器406滤波的时间平均信号数据414。在一些示例中，时间平均信号数据414可以是由数据提取器408和/或声发射传感器402传送到外部数据采集系统的唯一数据。在框1012之后，图10的示例方法1000结束。

图11是表示用于从图7至图9的示例外部前置放大器设备702传送时间平均信号的示例方法1100的流程图。图11的示例方法1100开始于和/或以其他方式包括在外部前置放大器设备处接收带宽选择数据，其指示用于外部前置放大器设备的带宽可选择的滤波器的一个或多个所选择的带宽(框1102)。例如，图7的带宽可选择的滤波器706和/或更一般地，外部前置放大器设备702可以接收图7的带宽选择数据712，其指示和/或对应于外部前置放大器设备702的带宽可选择的滤波器706的一个或多个所选择的带宽。在一些示例中，带宽选择数据可以从外部数据采集系统被接收。在框1102之后，图11的示例方法1100的控制进行到框1104。

在框1104处，带宽可选择的滤波器基于带宽选择数据来配置(框1104)。例如，图7的带宽可选择的滤波器706和/或更一般地，外部前置放大器设备702可以配置和/或编程带宽可选择的滤波器706，以在由图7的带宽选择数据712指示和/或对应于图7的带宽选择数据712的所选择的带宽处操作和/或运行(例如，滤波)。在框1104之后，图11的示例方法1100的控制进行到框1106。

在框1106处，外部前置放大器设备接收由声发射传感器产生的声发射信号(框1106)。例如，图7的外部前置放大器设备702可以从声发射传感器接收图7的声发射信号710。在框1106之后，图11的示例方法1100的控制进行到框1108。

在框1108处，所配置的带宽可选择的滤波器对声发射信号滤波以产生经滤波的声发射信号(框1108)。例如，图7的带宽可选择的滤波器706可以根据在该处带宽可选择的滤波器706被配置为与框1106相关地操作和/或运行的所选择的带宽来对图7的声发射信号710滤波，从而产生经滤波的声发射信号。在一些示例中，可以在带宽可选择的滤波器706在框1108处对声发射信号710进行滤波之前，由前置放大器(例如，图7的前置放大器704)对声发射信号710放大。在其他示例中，可以在带宽可选择的滤波器706已经在框1108处对声发射信号710进行滤波之后，由前置放大器(例如，图9的前置放大器704)对声发射信号710放大。在框1108之后，图11的示例方法1100的控制进行到框1110。

在框1110处，外部前置放大器设备的数据提取器从经滤波的声发射信号提取时间平均信号数据(例如，均方根(rms)数据、平均信号电平(asl)数据等)(框1010)。例如，图7的外部前置放大器设备702的数据提取器708可以从经滤波的声发射信号提取和/或计算均方根数据(例如，图7的时间平均信号数据714的形式)。在一些示例中，数据提取器708可以通过对经滤波的声发射信号的值求平方(例如，对定义经滤波的声发射信号的波形的函数求平方)、通过取平方值的平均值(例如，平方函数的平均值)以及通过取平均值的平方根(例如，平均函数的平方根)，而从经滤波的声发射信号中提取和/或计算均方根数据。作为另一示例，数据提取器708可以通过将平均信号值(例如，定义经滤波的声发射信号的波形的函数的平均值)作为时间的函数来附加地或备选地从经滤波的声发射信号提取和/或计算平均信号电平数据(例如，时间平均信号数据714的另一种形式)。在框1110之后，图11的示例方法1100的控制进行到框1112。

在框1112处，数据提取器将所提取的时间平均信号数据从外部前置放大器设备传送到外部数据采集系统(框1112)。例如，图7的数据提取器708和/或更一般地，外部前置放大器设备702可以将所提取的图7的时间平均信号数据714从外部前置放大器设备702传送到外部数据采集系统。因此，数据提取器708和/或更一般地，外部前置放大器设备702基于与图7的带宽选择数据712相对应的所选择的带宽来传送由外部前置放大器设备702的带宽可选择的滤波器706滤波的时间平均信号数据714。在一些示例中，时间平均信号数据714可以是由数据提取器708和/或外部前置放大器设备702传送到外部数据采集系统的唯一数据。在框1112之后，图11的示例方法1100结束。

图12是能够执行指令以实现图10的示例方法1000和图4至图6的示例声发射传感器402的示例处理器平台1200的框图。所示的示例的处理器平台1200包括处理器1202。所示的示例的处理器1202是硬件。例如，处理器1202可以由来自任何所需系列或制造商的一个或多个集成电路、逻辑电路、微处理器或控制器来实现。在图12的示例中，处理器1202实现图4至图6的示例数据提取器408。所示的示例的处理器1202还包括本地存储器1204(例如，高速缓存)。

所示的示例的处理器1202经由总线1208与一个或多个示例放大器1206通信。在图12的示例中，放大器1206包括图4至图6的示例前置放大器404。所示的示例的处理器1202还经由总线1208与一个或多个示例滤波器1210通信。在图12的示例中，滤波器1210包括图4至图6的示例带宽可选择的滤波器406。

所示的示例的处理器1202还经由总线1208与包括易失性存储器1212和非易失性存储器1214的主存储器通信。易失性存储器1212可以由同步动态随机存取存储器(sdram)、动态随机存取存储器(dram)、rambus动态随机存取存储器(rdram)和/或任何其他类型的随机存取存储器设备实现。非易失性存储器1214可以由闪存和/或任何其他期望类型的存储器设备实现。对易失性存储器1212和非易失性存储器1214的访问由存储器控制器控制。

所示的示例的处理器平台1200还包括接口电路1216。接口电路1216可以由任何类型的接口标准实现，例如以太网接口、通用串行总线(usb)和/或pci快速接口。所示的示例的接口电路1216包括通信设备，例如发射器、接收器、收发器、调制解调器和/或网络接口卡，以便于经由网络1220与数据采集系统1218的数据交换。在一些示例中，网络1220可以经由4-20毫安接线和/或经由一个或多个通信协议(包括，例如，hart、foundationfieldbus、传输控制协议/因特网协议(tcp/ip)、profinet、modbus和/或以太网)而方便的实现。

用于实现图10的方法1000的编码指令1222可以被存储在本地存储器1204中、在易失性存储器1212中、在非易失性存储器1214中和/或在可移动的有形计算机可读存储介质(例如cd或dvd)上。

图13是能够执行指令以实现图11的示例方法1100和图7至图9的示例外部前置放大器设备702的示例处理器平台1300的框图。所示的示例的处理器平台1300包括处理器1302。所示的示例的处理器1302是硬件。例如，处理器1302可以由来自任何所需系列或制造商的一个或多个集成电路、逻辑电路、微处理器或控制器来实现。在图13的示例中，处理器1302实现图7至图9的示例数据提取器708。所示的示例的处理器1302还包括本地存储器1304(例如，高速缓存)。

所示的示例的处理器1302经由总线1308与一个或多个示例放大器1306通信。在图13的示例中，放大器1306包括图7至图9的示例前置放大器704。所示的示例的处理器1302还经由总线1308与一个或多个示例滤波器1310通信。在图13的示例中，滤波器1310包括图7至图9的示例带宽可选择的滤波器706。

所示的示例的处理器1302还经由总线1308与包括易失性存储器1312和非易失性存储器1314的主存储器通信。易失性存储器1312可以由同步动态随机存取存储器(sdram)、动态随机存取存储器(dram)、rambus动态随机存取存储器(rdram)和/或任何其他类型的随机存取存储器设备实现。非易失性存储器1314可以由闪存和/或任何其他期望类型的存储器设备实现。对易失性存储器1312和非易失性存储器1314的访问由存储器控制器控制。

所示的示例的处理器平台1300还包括接口电路1316。接口电路1316可以由任何类型的接口标准实现，例如以太网接口、通用串行总线(usb)和/或pci快速接口。所示的示例的接口电路1316包括通信设备，例如发射器、接收器、收发器、调制解调器和/或网络接口卡，以便于经由网络1322与数据采集系统1318和/或声发射传感器1320的数据交换。在一些示例中，网络1322可以经由4-20毫安接线和/或经由一个或多个通信协议(包括，例如，hart、foundationfieldbus、传输控制协议/因特网协议(tcp/ip)、profinet、modbus和/或以太网)而方便的实现。

用于实现图11的方法1100的编码指令1324可以被存储在本地存储器1304中、在易失性存储器1312中、在非易失性存储器1314中和/或在可移动的有形计算机可读存储介质(例如cd或dvd)上。

从前述内容，应当可以理解，公开的带宽可选择的声发射装置和方法包括带宽可选择的滤波器(例如，软件可编程模拟滤波器)。在一些公开的示例中，带宽可选择的滤波器被集成在声发射传感器内。在其他示例中，带宽可选择的滤波器被集成在被可操作地定位和/或设置在声发射传感器和数据采集设备之间的外部前置放大器设备内。

经由公开的带宽可选择的声发射装置和方法来实现带宽可选择的滤波器，有利地使得由声发射传感器产生的声发射信号的频率成分能够被解析，而无需高速采样(例如，无需高端和高成本的数据采集设备)。例如，实现带宽可选择的滤波器的声发射传感器或外部前置放大器设备可以从由带宽可选择的滤波器滤波的声发射信号提取时间平均信号数据(例如，均方根(rms)数据、平均信号电平(asl)数据等)，其中带宽可选择的滤波器被编程和/或配置为在一个或多个期望的带宽处对声发射信号滤波。所提取的时间平均信号数据，其相对于声发射信号本身的频率具有较低的频率，然后可以从声发射传感器或外部前置放大器设备被传送到外部数据采集设备和/或外部数据处理设备，而无需高速采样。

在一些公开的示例中，装置包括声发射传感器，该声发射传感器包括带宽可选择的滤波器和数据提取器。在一些公开的示例中，声发射传感器产生声发射信号。在一些公开的示例中，带宽可选择的滤波器基于所选择的带宽来对声发射信号滤波，以产生经滤波的声发射信号。在一些公开的示例中，数据提取器从经滤波的声发射信号提取时间平均信号数据。在一些公开的示例中，数据提取器还将时间平均信号数据从声发射传感器传送到外部数据采集系统。

在一些公开的装置的示例中，声发射传感器还包括前置放大器。在一些公开的示例中，带宽可选择的滤波器被集成在前置放大器内。在一些公开的装置的示例中，声发射传感器还包括前置放大器，以在带宽可选择的滤波器对声发射信号滤波之前放大声发射信号。在一些公开的装置的示例中，声发射传感器还包括前置放大器，以放大经滤波的声发射信号。

在一些公开的装置的示例中，所选择的带宽基于来自外部数据采集系统、在声发射传感器处被接收的带宽选择数据。在一些公开的示例中，外部数据采集系统包括数据采集设备和数据处理设备。

在一些公开的装置的示例中，时间平均信号数据包括均方根数据。在一些公开的装置的示例中，时间平均信号数据包括平均信号电平数据。

在一些公开的示例中，方法包括基于声发射传感器的带宽可选择的滤波器的所选择的带宽对声发射信号滤波，以产生经滤波的声发射信号。在一些公开的示例中，声发射信号经由声发射传感器而产生。在一些公开的示例中，方法还包括从经滤波的声发射信号提取时间平均信号数据。在一些公开的示例中，方法还包括将时间平均信号数据从声发射传感器传送到外部数据采集系统。

在一些公开的方法的示例中，声发射传感器还包括前置放大器。在一些公开的示例中，带宽可选择的滤波器被集成在前置放大器内。在一些公开的方法的示例中，声发射传感器还包括前置放大器，以在声发射信号的滤波之前放大声发射信号。在一些公开的方法的示例中，声发射传感器还包括前置放大器以放大经滤波的声发射信号。

在一些公开的方法的示例中，所选择的带宽基于来自外部数据采集系统、在声发射传感器处被接收的带宽选择数据。在一些公开的示例中，外部数据采集系统包括数据采集设备和数据处理设备。

在一些公开的方法的示例中，时间平均信号数据包括均方根数据。在一些公开的方法的示例中，时间平均信号数据包括平均信号电平数据。

在一些公开的示例中，装置包括外部前置放大器设备，该外部前置放大器设备包括带宽可选择的滤波器和数据提取器。在一些公开的示例中，外部前置放大器设备从声发射传感器接收声发射信号。在一些公开的示例中，带宽可选择的滤波器基于所选择的带宽对声发射信号滤波，以产生经滤波的声发射信号。在一些公开的示例中，数据提取器从经滤波的声发射信号提取时间平均信号数据。在一些公开的示例中，数据提取器还将时间平均信号数据从外部前置放大器设备传送到外部数据采集系统。

在一些公开的装置的示例中，外部前置放大器设备还包括前置放大器。在一些公开的示例中，带宽可选择的滤波器被集成在前置放大器内。在一些公开的装置的示例中，外部前置放大器设备还包括前置放大器，以在带宽可选择的滤波器对声发射信号滤波之前放大声发射信号。在一些公开的装置的示例中，外部前置放大器设备还包括前置放大器以放大经滤波的声发射信号。

在一些公开的装置的示例中，所选择的带宽基于来自外部数据采集系统、在外部前置放大器设备处被接收的带宽选择数据。在一些公开的示例中，外部数据采集系统包括数据采集设备和数据处理设备。

在一些公开的装置的示例中，时间平均信号数据包括均方根数据。在一些公开的装置的示例中，时间平均信号数据包括平均信号电平数据。

在一些公开的示例中，方法包括基于外部前置放大器设备的带宽可选择的滤波器的所选择的带宽来对声发射信号滤波，以产生经滤波的声发射信号。在一些公开的示例中，声发射信号来自声发射传感器，在外部前置放大器设备处被接收。在一些公开的示例中，方法还包括从经滤波的声发射信号提取时间平均信号数据。在一些公开的示例中，方法还包括将时间平均信号数据从外部前置放大器设备传送到外部数据采集系统。

在一些公开的方法的示例中，外部前置放大器设备还包括前置放大器。在一些公开的示例中，带宽可选择的滤波器被集成在前置放大器内。在一些公开的方法的示例中，外部前置放大器设备还包括前置放大器，以在声发射信号的滤波之前放大声发射信号。在一些公开的方法的示例中，外部前置放大器设备还包括前置放大器以放大经滤波的声发射信号。

在一些公开的方法的示例中，所选择的带宽基于来自外部数据采集系统、在外部前置放大器设备处被接收的带宽选择数据。在一些公开的示例中，外部数据采集系统包括数据采集设备和数据处理设备。

在一些公开的方法的示例中，时间平均信号数据包括均方根数据。在一些公开的方法的示例中，时间平均信号数据包括平均信号电平数据。

尽管某些示例方法、装置和制品在本文中已经被公开，但是本专利的覆盖范围不限于此。相反，本专利涵盖了完全属于本专利权利要求范围内的所有方法、装置和制品。