【学术成果】博士生姜世斌在材料本征声发射信号解耦方面取得重要进展

  近日，我院石油与天然气工程专业博士研究生姜世斌在材料无损检测与结构健康监测基础研究领域取得重要进展，相关研究成果《Analysis of Intrinsic Laser Acoustic Emission Signals and Noise Decoupling in Metal Sheets under Pulsed Current Excitation》发表在于测量科学与技术领域国际顶级期刊《Measurement》。该成果由刘刚教授团队完成，论文第一作者为博士研究生姜世斌，通讯作者为陈雷教授，该研究得到了山东省高等教育青年创新与技术支撑计划的资助。

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声发射技术是实现材料内部损伤早期预警的关键手段，然而传统电磁声发射技术在强电磁干扰环境下信噪比严重恶化，难以提取微弱信号，且普遍缺乏对无缺陷材料自身声学指纹的系统量化，这导致在实际检测中难以区分缺陷信号与材料固有响应。为解决这一双重挑战，本研究开创性地采用了脉冲电流激励与激光多普勒测振相结合的非接触式检测新方法。该方法利用激光测量技术天然的电磁抗干扰特性，从根源上避免了传感器受激励源干扰的问题，为高保真获取材料最本质的声发射信号提供了全新的技术路径。

 本研究构建了一套从噪声根源解耦到材料特征提取的完整方法体系。研究首先系统识别并量化了脉冲电流激励环境下三类主要结构化噪声（电极电弧噪声、开关谐振噪声及环境背景噪声）的时频指纹。在此基础上，论文引入“谱熵”作为量化材料微观结构复杂度的声学指标，并结合材料的特征频率和高频能量比，建立了“特征频率-高频能量比-谱熵”三维定量识别体系。该体系成功揭示了10#钢、45#钢和420不锈钢三者之间显著差异化的本征声学指纹，谱熵值梯度可反映钢材微观组织均匀性与阻尼特性的演变。

电磁声发射解耦噪声与材料本征信号的具体过程

论文系统建立了典型石油装备钢材的本征声发射特征数据库，揭示了材料微观组织结构与声学响应之间的内在关联机制，为静载条件下装备早期微缺陷识别、结构健康监测以及数字孪生技术应用提供了新的理论基础和技术支撑。研究成果对于提升石油化工装备安全运行水平、推动先进无损检测技术发展具有重要意义。

  论文链接：https://doi.org/10.1016/j.measurement.2026.12209