专利名称：用于pdc、pcbn或其他硬材料或超硬材料插入件的声发射韧性测试的制作方法
技术领域：
本发明总体而言涉及用于测试硬或超硬构件的固有强度或韧性的方法、装置和软件，并且更具体而言涉及用于使用声发射来测试硬或超硬构件的固有强度或韧性的方法、装置和软件。
背景技术：
图I示出了超硬构件100，其中根据本发明的示例性实施例，该构件可插入到诸如钻头或铰刀之类的井下工具(未示出)内。如图I所示，超硬构件100的一个示例是用于岩石钻头的切削元件100、或者切削器或插入件。然而，超硬构件100可以基于将用于的应用而被成形为其他结构。切削元件100通常包括具有接触面115的衬底110、以及切削台120。切削台120是使用极硬的层制作而成的，其中根据一个示例，所述极硬的层通过烧结工艺与接触面115接合。根据一些示例，衬底110通常是由碳化钨钴或碳化钨制成的，而切削台120是用诸如多晶金刚石(“P⑶”)或多晶立方碳化硼(“PCBN”)之类的多晶极硬材料层形成的。这些切削元件100是根据本领域普通技术人员公知的工艺和材料制作而成的。尽管切削台120被示为具有基本上为平面的外表面，但是切削台120在其他实施例中可以具有可替代形状的外表面，比如拱顶形、凹形或其他非平面形状的外表面。尽管已经提供了切削元件100的一些示例性配方，但是可以根据应用使用本领域普通技术人员公知的其他配方和结构。尽管岩石钻探是超硬构件100可在其中使用的一个应用(并且其将在下面予以描述)，但是超硬构件100可以用在各种其他应用中，包括、但不限于机械加工、木材加工以及米石。不同的P⑶、PCBN、硬和超硬材料级配可供切削器100用在各种应用中，比如使用不同钻头设计来钻探不同岩层、或者对不同金属或材料进行机械加工。与这些切削器100相关联的常见问题包括切削台120在使用期间的掉屑(chipping)、剥离(spalling)、部分破裂、开裂和/或剥落。这些问题导致切削台120和/或衬底110的早期故障。通常，切削台120上在切削台120在钻探期间与土层接触的区域处生成的高量级应力可能导致这些问题。这些问题由于与维修、生产停工时间和劳动力成本相关联的成本而提高了钻探的成本。因此，诸如钻头设计者或矿场应用工程师之类的终端用户针对任何给定钻探或机械加工任务来选择切削器100的表现最佳的级配以减少这些常见问题的发生。例如，终端用户通过权衡切削器100的使用常规方法所确定的耐磨性和抗冲击性来选择合适的切削器100。通常，可供终端用户用于针对特定应用选择合适的级配切削器100的信息是从如下各项中导出的历史数据记录，所述历史数据记录示出了 PCD、PCBN、硬或超硬材料的不同级配在特定区域中的性能；和/或实验室功能测试，所述实验室功能测试尝试在测试不同切削器100时模拟各种钻探或机械加工条件。当前存在两大类用在钻探业中的实验室功能测试。这些测试是磨损测试和冲击测试包括多晶金刚石复合片(“PDC”)切削器100的超硬构件100已经通过使用两种常规测试方法进行了耐磨损性的测试。PDC切削器100包括由P⑶制成的切削台120。图2示出了用于使用常规花岗岩测井测试来测试耐磨损性的车床200。尽管提供了车床200的一个示例性装置配置，但是可以使用本领域普通技术人员公知的其他装置配置而不偏离示例性实施例的范围和精神。参考图2，车床200包括卡盘210、尾架220、以及定位在卡盘210与尾架220之间的刀架230。目标圆柱250具有第一末端252、第二末端254、以及从第一末端252延伸到第二末端254的侧壁258。根据常规的花岗岩测井测试，侧壁258是暴露表面259，该表面在测试期间与超硬构件100接触。第一末端252联接到卡盘210，而第二末端254联接到尾架220。卡盘210被配置为转动，由此致使目标圆柱250也沿着目标圆柱250的中心轴线256转动。尾架220被配置为在目标圆柱250转动时将第二末端254保持在位。目标圆柱250是由单种均匀材料制作而成，该材料通常为花岗岩。然而，已经将其他岩石类型用于目标圆柱250,这些岩石类型包括、但不限于Jackforck砂岩、Indiana石灰石、Berea砂岩、Carthage大理岩、Champlain黑大理岩、Berkley花岗岩、Sierra白花岗岩、Texas粉红花岗岩、以及Georgia灰色花岗岩。PDC切削器100被安装到车床的刀架230，使得PDC切削器100与目标圆柱250的暴露表面259接触并且经过暴露表面259被往复牵引。刀架230在目标圆柱250上具有向内给进速率。PDC切削器100的耐磨损性被确定为如下的磨损率该磨损率被定义成目标圆柱250的被去除的体积比PDC切削器100的被去除的体积。可替代地，替代于测量体积，可以测量PDC切削器100行进经过目标圆柱250的距离并将该距离用于量化PDC切削器100的耐磨损性。可替代地，可以使用本领域普通技术人员公知的其他方法来用花岗岩测井测试确定耐磨损性。车床200的操作和构造是本领域普通技术人员公知的。对这种类型的测试的描述可以在下列文献中找到在1975年五月的石油工程师期刊上发表的Eaton, B. A. , Bower, Jr. , A. B 和 Martis, J. A 的 “Manufactured Diamond Cutters Used InDrilling Bits (用在钻头中的制造金刚石切削器)”(Journal of Petroleum Technology,1975 年 5 月，543-551, Society of Petroleum Engineers paper 5074-PA);以及还有Maurer, WiIIiam C.的“Advanced Drilling Techniques (高级钻探技术)”(第 22 章,ThePetroleum Publishing Company, 1980年，第541-591页)，这些文献通过引用并入本申请。图3示出了用于使用垂直镗床(“VBM” )测试或者垂直转搭车床(“VTL” )测试来测试耐磨损性的垂直镗床300。尽管提供了 VBM 300的一个示例性装置配置，但是可以使用其他装置配置而不偏离示例性实施例的范围和精神。垂直镗床300包括转动台310和定位在转动台310之上的工具保持体320。目标圆柱350具有第一末端352、第二末端354、以及从第一末端352延伸到第二末端354的侧壁358。根据常规的VBM测试，第二末端354是暴露表面359，该表面在测试期间与超硬构件100接触。目标圆柱350的直径通常为大约30英寸至大约60英寸，然而，该直径可以更大或更小。第一末端352安装在VBM 300的较低的转动台310上，由此让暴露表面359朝向工具保持体320。PDC切削器100安装在工具保持体320中、目标圆柱的暴露表面359之上，并且与暴露表面359接触。目标圆柱350转动，同时工具保持体320使PDC切削器100从目标圆柱的暴露表面359的中心轮转到其边缘并且再次轮转回目标圆柱的暴露表面359的中心。工具保持体320具有预先确定的向下给进速率。VBM方法允许对PDC切削器100施加较高的负载并且较大的目标圆柱350提供PDC切削器100所作用于的较大岩石体积。目标圆柱350通常是由花岗岩制作而成的；然而，目标圆柱可以由其他材料制作而成，这些材料包括、但不限于Jackforck砂岩、Indiana石灰石、Berea砂岩、Carthage大理岩、Champlain黑大理岩、Berkley花岗岩、Sier ra白花岗岩、Texas粉红花岗岩、以及Georgia灰色花岗
山^ oPDC切削器100的耐磨损性被确定为如下的磨损率该磨损率被定义为目标圆柱350的被去除的体积比PDC切削器100的被去除的体积。可替代地，替代于测量体积，可以测量PDC切削器100行进经过目标圆柱350的距离并将该距离用于量化PDC切削器100的耐磨损性。可替代地，可以使用本领域普通技术人员公知的其他方法来用VBM测试确定耐磨性。VBM 300的操作和构造是本领域普通技术人员公知的。对这种类型的测试的描述可以在 Bertagnolli, Ken 和 Vale, Roger 的 “Understanding and Controlling ResidualStresses in Thick Polycrystalline Diamond Cutters for Enhanced Durability(为增强耐久性理解和控制厚多晶金刚石切削器的残余应力)”(US Synthetic公司，2000年)中找到,该文献的全部内容通过弓I用并入本申请。除了耐磨损性的测试以外，还可以测试PDC切削器100的抗冲击性。图4示出了下落塔架装置400，其用于使用“下落锤”测试来测试超硬构件的抗冲击性，其中金属重量450悬挂在上方并且下落到切削器100上。“下落锤”测试尝试模拟在PDC切削器100从一个地层过渡到另一地层或经历侧向和轴向振动时可能遇到的负载类型。来自冲击测试的结果允许基于不同切削器的冲击强度来对所述切削器排名；然而，这些排名不允许根据切削器100将在实际矿场中如何表现来进行预测。参考图4，下落塔架装置400包括诸如PDC切削器之类的超硬构件100、目标固定装置420、以及定位在超硬构件100之上的碰撞板450。PDC切削器100被锁定到目标固定装置420中。碰撞板450或重量通常是由铁制作而成，并且定位在PDC切削器100之上。然而,碰撞板450可以由本领域普通技术人员公知的替代材料制作而成。PDC切削器100通常被保持为PDC切削器100的金刚石台120向上与碰撞台450成一后倾角。后倾角415的范围是本领域普通技术人员公知的。碰撞台450重复地下落到PDC切削器100的边缘上，直到PDC切削器100的边缘脱开或者剥离。这些测试亦称“侧向冲击”测试，因为碰撞板450冲击金刚石台120的暴露边缘。故障通常出现在金刚石台120中或金刚石台120与碳化物衬底110之间的接触面115上。“下落锤”测试对金刚石台120的边缘几何形状非常敏感。如果台120被稍微斜切，则测试结果可能明显改变。以焦耳表达的为产生金刚石台120中的最初破裂所花费的总能量被记录。对于更高抗冲击性切削器100而言，碰撞板450可以根据预先设置的计划来下落，其中该计划通过增加高度来对切削器100施加更大的冲击能量以便实现故障。然而，该“下落锤”测试的缺点体现为，该方法要求测试许多切削器100来实现可以将一种切削器类型和另一切削器类型的相对抗冲击性相比较的有效统计抽样。该测试不足以提供反映整个切削器100的可获悉在井下环境中的冲击负载的真实抗冲击性的结果。这些测试展示了静态冲击效果，而真实冲击是动态的。每秒冲击次数可以高达100赫兹(“Hz”)。而且，切削器的损伤量由眼睛经训练过的某人主观地评估出并且与其他切削器遭受的损伤相比较。尽管市场上可用的不同的耐磨性测试结果与实际矿场性能具有总体上合理的一致程度，但是对于常规冲击测试的结果情况并不是这样。尽管在常规冲击测试与实际矿场性能之间存在一定程度的相关性，但是数据的分散常常是非常大的，由此导致对切削器的实际矿场性能将表现如何的预测是困难和/或不精确的。而且，发生在切削器内的许多破裂未使用这些常规测试被检测到，并且因此在评估切削器的韧性时为未检测到的。
在结合附图阅读时参考下面对某些示例性实施例的描述，本发明的前述及其它特征和方面将得到最好的理解，其中图I示出了根据本发明的示例性实施例的可插入到井下工具内的超硬构件；图2示出了用于使用常规花岗岩测井测试来测试耐磨损性的车床；图3示出了用于使用垂直镗床测试或垂直转搭车床测试来测试耐磨损性的垂直镗床；图4示出了用于使用“下落锤”测试来测试超硬构件的抗冲击性的下落塔架装置；图5示出了根据本发明的示例性实施例的声发射测试系统的立体图；图6示出了根据本发明的示例性实施例的图5的声发射测试设备的截面图；图7示出了根据本发明的示例性实施例的如图5所示的切削器保持体的立体图；图8示出了根据本发明的示例性实施例的图5的声发射测试设备的立体图，其中压头被从切削器保持体去除；图9示出了根据本发明的示例性替代实施例的声发射测试系统的立体图；图10示出了根据示例性实施例的图5的数据记录仪的示意性框图；图11示出了根据本发明的示例性实施例的针对经历高达大约2千牛顿负载的切削器的图形化切削器声发射和负载表示；图12示出了根据本发明的示例性实施例的针对经历高达5千牛顿负载的切削器的图形化切削器声发射和负载表示；图13示出了根据本发明的示例性实施例的针对经历高达大约30千牛顿负载的切削器的图形化切削器声发射和负载表示；图14示出了根据本发明的示例性实施例的针对经历高达大约40千牛顿负载的切削器的图形化切削器声发射和负载表示；图15A示出了根据本发明的示例性实施例的针对经历高达大约45千牛顿负载的切削器制造商#1切削器样本#1切削器类型的图形化切削器声发射和负载表示；图15B示出了根据本发明的示例性实施例的针对经历高达大约30千牛顿负载的切削器制造商#2切削器样本#2切削器类型的图形化切削器声发射和负载表示；图16示出了根据本发明的示例性实施例的用于分析从声传感器接收到的数据点的方法的流程图，其中该方法包括循环一方法以及循环二方法；图17示出了根据本发明的示例性实施例的图16的循环一方法的详细流程图；图18示出了根据本发明的示例性实施例的图16的循环二方法的详细流程图；图19示出了根据本发明的示例性实施例的针对经历负载的切削器的图形化切削器声发射表示；图20示出了根据本发明的示例性实施例的针对经历负载的切削器的图形化切削器声发射表示的一部分的放大图；图21示出了根据本发明的示例性实施例的针对每个实际声音事件的累积分布表示；以及 图22示出了根据示例性实施例的图10的处理器的框图。由于本发明也允许有其它等效的实施例，因此这些附图仅示出本发明的示例性实施例并因此不认为对其范围构成限制。
具体实施例方式本发明针对用于使用声发射来测试硬或超硬构件的固有强度或韧性的方法、装置和软件。尽管对示例性实施例的描述在下面是结合PDC切削器来提供的，但是本发明的替代实施例可以适用于其他类型的硬或超硬构件，包括、但不限于=PCBN切削器或本领域普通技术人员公知或未知的其他硬或超硬构件。例如，硬或超硬构件包括烧结碳化钨、碳化硅、碳化钨基质试样件、陶瓷、化学气相沉积涂覆(“CVD”)的插入件。通过参考附图阅读下面对非限制性示例性实施例的描述来更好地理解本发明，其中每个附图的相同部分由相同附图标记来标识，并且下面简要描述附图。图5示出了根据本发明的示例性实施例的声发射测试系统500的立体图。图6示出了根据本发明的示例性实施例的图5的声发射测试设备505的立体图。参考图5和6，声发射测试系统500包括可通信地耦合到数据记录仪590的声发射测试设备505。声发射测试设备505包括切削器保持体510、切削器100、压头550以及声传感器570。然而在某些实施例中，切削器保持体510是任选的。图7示出了根据本发明的示例性实施例的切削器保持体510的立体图。参考图5、6和7，切削器保持体510包括第一表面712、第二表面714和侧面716。第一表面712部署在与第二表面714所部署在的平面基本平行的平面中。侧面716从第一表面712延伸到第二表面714。根据一些不例性实施例,侧面716基本垂直于第一表面712和第二表面714中的至少之一。根据可替代的示例性实施例，侧面716不与第一表面712或第二表面714基本垂直。切削器保持体510是由钢制作而成的；然而，根据其他示例性实施例，切削器保持体510由任何金属、木材或本领域普通技术人员公知的能够承受将被施加的负载580的其他合适材料制作而成，这些材料将在下面予以更详细描述。负载580的范围可以是从大约0千牛顿到大约70千牛顿。在某些示例性实施例中，该合适材料能够被机械加工或模制，并且能够传播声音。在某些示例性实施例中，该合适材料能够以大约每秒I/千米或更高的速度传播声音。切削器保持体510被成形为基本上为圆柱形，其中第一表面712基本上为圆形，第二表面基本上为圆形，并且侧面716基本上为弧形。然而，侧面716包括联接部730，该联接部730基本上为平面或平坦表面的，并且从第一表面712延伸到第二表面714。联接部730提供用于将声传感器570联接到切削器保持体510的表面。在某些示例性实施例中，联接部730不将整个长度上从第一表面712延伸到第二表面714。在一些示例性实施例中，声传感器570的大小被确定为使得声传感器570能够被联接到弧形的侧面716。因此，联接部730在这些示例性实施例中为任选的。尽管提供了切削器保持体510的一种示例性形状，但是切削器保持体510可以被成形为诸如方形圆柱或三角形圆柱之类的其他几何或非几何形状，而不偏离示例性实施例的范围和精神。空腔720被形成在切削器保持体510内，并且大小被确定为容纳切削器100，在将 在下面予以进一步描述。空腔720的直径大小被确定为稍大于切削器100的直径，由此允许切削器100容易和自由地安装在空腔720内。空腔720从第一表面712向第二表面714延伸，但是未达到第二表面714。在其他示例性实施例中，空腔720从第一表面712延伸到第二表面714，并且前进穿过切削器保持体510，由此形成切削器保持体510内的孔。空腔720为圆形形状，但是在其他示例性实施例中为任何其他几何或非几何形状。空腔720是通过如下方式形成的机械加工切削器保持体510、或者将切削器保持体510模制为让空腔720形成在其中。可替代地，空腔720是使用本领域普通技术人员公知的其他方法形成的。在某些示例性实施例中，空腔720被形成为使得保证切削器100在每当切削器100被插入到空腔720内时合适地以相同方式对齐。切削器100之前已经参照图I予以了描述并且适用于所述示例性实施例。简言之，切削器100包括衬底110和切削器台120，该切削器台被形成或联接到衬底110的顶部。在所述示例性实施例中，切削器台120是由PCD形成的，但是可替代的示例性实施例已经让切削器台120由诸如PCBN之类的其他硬或超硬材料制作而成，而不偏离示例性实施例的范围和精神。尽管切削器100具有平面的切削器台120或者为平坦表面的，但是切削器台120可以为拱顶形、凹形或本领域普通技术人员公知的任何其他形状。切削器100包括完成的和/或经磨削的切削器以及“原始(raw) ”切削器。“原始”切削器是未完成的，并且是通常是刚离开加工单元可用的切削器。本发明的实施例允许测试这些切削器类型二者。由于切削器制造商能够根据本发明的实施例来测试“原始”切削器，因此切削器制造商能够在切削器生产运行中早期地确保这些切削器满足规格。如果切削器制造商确定“原始”切削器100不满足合适的规格，则他们能够对其工作参数进行必要的改变以在继续切削器生产运行以前得到“良好”的切削器。附加地，“原始”切削器能够以较低的千牛顿水平或负载下接受测试以确保“原始”切削器不会在给定负载下开裂。如果开裂发生在“原始”切削器的测试期间，则切削器制造商可以省去与完成和磨削这些“原始”切削器相关联的额外花费，由此节省不必要的成本开销。因此，每个“原始”切削器都能够通过声发射测试系统500使用较低负载等级接受测试，以确保切削器100是“良好”的切削器。参考图6，切削器100被插入到切削器保持体510的空腔720内。切削器100在空腔720内被定向为使得切削器台120朝向第一表面712或者背离第二表面714。根据该示例性实施例，整个切削器100被插入到空腔720内。然而，在可替代的示例性实施例中，切削器100的包括整个衬底110在内的一部分被完全插入到空腔720内。因此，在这些可替代的示例性实施例中，切削器台120的至少一部分未被插入到空腔720内。一旦切削器100已经被插入到空腔720内，则在切削器100的外周界与空腔720的外表面之间形成气隙610。根据某些示例性实施例，润滑剂620被应用于切削器100的外周界或者被放置在空腔720内。在这些示例性实施例中，一旦切削器100被放置在空腔720内，则润滑剂620填充气隙610的至少一部分，使得润滑剂620粘附于空腔720的外表面和切削器100的外周界二者并且占据其间的气隙610的一部分。在其他示例性实施例中，润滑剂620至少部分地被放置在空腔720的底面与切削器100的基部之间。润滑剂620改善切削器100与声传感器570之间的声传输。根据一些示例性实施例，润滑剂620是凝胶，比如超声凝胶。然而， 在可替代的示例性实施例中，可以将其他材料用作润滑剂620，这些材料包括、但不限于油、油脂和乳液。这些材料能够扩散、粘附于表面并且不迅速变干。尽管切削器100被描述为用在该示例性实施例中，但是可以取代切削器100来使用期望韧性测试的其他硬或超硬材料。回过来参考图5和6,压头550在第一末端650为拱顶形，并且在第二末端652具有平面。压头550被制作为比切削器100更强韧，使得一旦负载580被施加于压头100，则是切削器100、而不是压头550受损。例如，压头550是由碳化钨钴制作而成的；然而，可以使用本领域的普通技术人员公知的其他材料来制作压头550。在某些示例性实施例中，压头550的钴含量的范围是从大约百分之六到大约百分之二十。在某些示例性实施例中，压头550的钴含量大于切削器100的切削器台120的钴含量。附加地，在某些示例性实施例中，P⑶层被形成或安装到压头550的第一末端650上。在这些示例性实施例中，压头550的P⑶层的钴含量大于切削器100的切削器台120的钴含量。而且，在这些示例性实施例中，压头550的PCD层的钴含量的范围是从大约百分之六到大约百分之二十。尽管在这些示例性实施例中使用钴以使压头比切削器100更强韧，但是可以在可替代的示例性实施例中可以使用本领域普通技术人员公知的其他成分。压头550的大小被确定为配合在空腔720内，使得其与切削器100接触。在某些示例性实施例中，压头550的周界的大小被确定为基本类似于空腔720的周界。然而，在切削器台120的至少一部分未处于空腔720内的示例性实施例中，压头550的尺寸可以被确定为使得压头550的周界大于空腔720的周界。压头550被定向为使得第一末端650与切削器100接触。因此，在该实施例中，压头550的PDC层与切削器100的PDC层或切削器台120接触。负载580被施加于第二末端652，该第二末端652将负载580传输到切削器100上。尽管在这些示例性实施例中使用了拱顶形压头550，但是其他示例性实施例使用具有其他形状的压头。而且，第二末端652可以被形成为其他非平面形状而不偏离示例性实施例的范围和精神。声传感器570是压电传感器，其被定位为沿着切削器保持体510的联接部730。然而，声传感器570可以是本领域普通技术人员公知的任何其他设备类型，其中其他设备类型能够检测声传输。声传感器570检测在切削器100中形成的弹性波信号，该切削器100然后将该弹性波信号转换成电压信号，使得数据可以被记录并且随后被分析。在某些示例性实施例中，润滑剂620被放置在联接部730与声传感器570之间的接触区域处。如前面所提到的那样，润滑剂620改善从切削器100到声传感器570的弹性波传输的检测。根据一些可替代的示例性实施例，声传感器570的大小被确定为使得其能够被放置在侧面716的弧形部上。声传感器570可通信地耦合到数据记录仪590，使得从发生在切削器100内的弹性波中导出的电压信号可以被存储并随后被分析。声传感器570使用电缆592耦合到数据记录仪590 ;然而，根据其他示例性实施例，声传感器570可以使用包括但不限于红外和射频在内的无线技术可通信地无线耦合到数据记录仪590。数据记录仪590记录从声传感器570发送的数据并且将数据存储在其中。在某些示例性实施例中，递送负载580的装置(未示出)或机器还使用电缆582耦合到数据记录仪590 ;然而，根据其他示例性实施例，递送负载580的装置可以使用包括但不限于红外和射频在内的无线技术可通信地无线耦合到数据记录仪590。数据记录仪590还处理和分析其接收的数据。尽管数据记录仪590记录、存储、处理和分析数据，但是根据一些示例性实施例，数据记录仪590可以接收该数据、处理该数据并分析该数据而不存储该数据。可替代地，在其他示例性实施例中，数据记录仪590可以存储数据但不处理或分析该数据。在一些示例性实施例中，使用附加的设备(未示出)来处理和分析数据。 图10示出了根据示例性实施例的图5的数据记录仪590的示意性框图。参考图5和10，数据记录仪590是计算机系统。数据记录仪590包括存储介质1040、用户界面1030、处理器1020以及显示器1010。存储介质1040从声传感器570 (图5)接收信息并且将该信息记录在其中。根据一个示例性实施例，存储介质1040是硬盘驱动器。然而，根据其他示例性实施例，存储介质1040包括下列各项至少之一硬盘驱动器、可移动硬盘驱动器、USB驱动器、DVD、⑶或者能够存储数据和/或软件的任何其他设备。在一些示例性实施例中，存储介质1040还包括软件，所述软件用于提供关于如何处理从声传感器570 (图5)接收的信息或数据的指令。用户界面1030允许用户与数据记录仪590对接并且提供用于操作数据记录仪590的指令。根据一些示例性实施例，该用户界面包括键盘。然而，根据其他示例性实施例，该用户界面包括下列各项至少之一键盘、鼠标、可以是显示器1010的一部分的触摸屏、或者本领域普通技术人员公知的任何其他用户界面。处理器1020能够从用户界面1030接收指令、访问存储在存储介质1040内的信息、将信息发送给存储介质1040、以及将信息发送给显示器1010。在一些示例性实施例中，存储器1020访问驻留在存储介质1040内的软件并且执行由该软件提供的指令集。后面将提供对这些指令的更详细描述。在一些示例性实施例中，处理器1020包括处理器引擎2200，该处理器引擎2200将在下面结合图16、17、18和22予以更详细的描述。显示器1010从处理器接收信息并且将该信息传递给用户。根据一个示例性实施例，显示器1010包括监视器或屏幕。然而，根据其他示例性实施例，显示器1010包括下列各项至少之一屏幕、触摸屏、打印机、或者能够将信息传递给用户的任何其他设备。尽管未在图10中示出，但是数据记录仪590可以可通信地有线或无线耦合到内部网络，其中软件和/或来自声传感器570 (图5)的数据存储在中央服务器(未示出)中。附加地，根据一些可替代的示例性实施例，数据记录仪590可以可通信地有线或无线耦合到调制解调器(未示出)，其中该调制解调器可通信地耦合到万维网。在某些可替代的示例性实施例中，软件和/或来自声传感器570 (图5)的数据存储在可通过万维网访问的远程位置处。图8示出了根据本发明的示例性实施例的图5的声发射测试设备505的立体图，其中压头550被从切削器保持体510去除。参考图8，切削器100被完全插入到切削器保持体510的空腔720内。如所示那样，切削器100的直径小于空腔720的直径，由此形成气隙610。而且，PDC层或切削器台120在空腔720内被定向为使得PDC层朝向第一表面712。压头550被从空腔720去除以进一步示出压头550的一些特征。根据该示例性实施例，切削器550包括衬底808和硬表面810，该硬表面810被形成或联接到衬底808的顶部。在该示例性实施例中，硬表面810是由PCD形成的,但是可替代的示例性实施例能让硬表面810由诸如PCBN之类的其他硬或超硬材料制作而成，而不偏离示例性实施例的范围和精神。尽管压头550具有拱顶形硬表面810，但是硬表面810可以是平面的、或者本领域普通技术人员公知的任何其他形状。如所看见的那样，根据该示例性实施例，压头550具有与空腔720的直径基本类似的直径。在可替代的实施例中，压头550定位在空腔720内，从而让硬表面810朝向第一表面712。要测试的切削器100定位在压头550的顶部，其中切削器台120接触硬表面810。 负载580向下施加在测试切削器100的衬底110的背面。在测试切削器100中引发和/或传播的开裂的声发射被传输穿过压头550并且被传输到声传感器570。在该不例性实施例中，切削器保持体510是任选的。图9示出了根据本发明的示例性替代实施例的声发射测试系统900的立体图。参考图9，声发射测试系统900包括可通信地耦合到数据记录仪507的声发射测试设备905。声发射测试设备905类似于图5的声发射测试设备505，只是声传感器570直接耦合到切削器100并且图5的切削器保持体510被去除。切削器100、压头550、负载580、声传感器570以及数据记录仪590已经在前面参照图5、6、7、8和10予以了描述。而且，根据一些示例性实施例，润滑剂620 (图6)被放置在声传感器570与切削器100之间。声发射测试系统500的操作在参考图5-8时予以了描述。要测试的切削器100或者硬或超硬材料被放置在切削器保持体510的空腔720内。为了改善穿过切削器100的基部或底面与空腔720的基部之间的接触面的弹性波传输，可以在切削器100的底面与空腔720的基部之间使用基于矿物油的凝胶620。声传感器570被定位为抵靠切削器保持体510的联接部730以检测在切削器100内生成的弹性波。为了改善穿过声传感器570与联接部730之间的接触面的弹性波传输，也在声传感器570与联接部730之间使用基于矿物油的凝胶620。压头550被放置在切削器100的P⑶层120的顶部，并且使用负载580推抵该PCD层120。负载580使用100千牛顿8500系列英斯特朗(Instixm)机器被提供在压头550上。该机器(未不出)能够控制施加于压头550的负载量。该机器接线(hooked up)到数据记录仪，使得测量负载相对时间量。尽管公开了能够提供负载580的机器的一个示例，但是能够将可测量的负载提供给压头550的任何系统都处于本发明的示例性实施例的范围内。例如，用于递送可测量的负载580的机器或装置的范围可以是从手持式锤到完全仪器化的冲击机器、或者到负载受控的液压机以用于稳定的斜度或循环负载历史。负载580被施加到压头550上并且以恒定速率增加到所期望的负载水平。一旦达到所期望的负载水平，则该负载水平就可以被维持范围可以从几秒到若干分钟的所期望的时间段，并且然后以比斜升速率更快的速率斜降。每当新的开裂形成或者已存在的开裂在顶部金刚石层130内生长时，几乎同时以穿过P⑶层120、衬底110和切削器保持体510的一连串弹性波形式释放一定量的弹性能。声传感器570检测到这些弹性波并且将所接收的信号转换成电压信号。声传感器570可通信地耦合到数据记录仪590，使得声发射或数据相对于时间被记录下。这些声发射包括背景噪声和声音事件。因此，由于声发射历史和负载历史被记录到数据记录仪590上，因此可以确定某些声音事件是以什么负载580发生的。声音事件是形成新的开裂或者当已存在的开裂在PDC层120中生长时的事件。根据一个示例性实施例，声传感器570以大约每秒5，000数据点向数据记录仪590提供数据；然而，可以增加或降低每秒数据点而不偏离示例性实施例的范围和精神。
图11示出了根据本发明的示例性实施例的针对经历高达大约2千牛顿负载的切削器的图形化切削器声发射和负载表示1100。参考图11,切削器声发射和负载表示1100包括时间轴1110、负载轴1120以及声发射轴1130。时间轴1110由X轴来表示，并且配备有秒乘5，000的单位。因此，为了获得以秒为单位的时间段，时间轴1100的数值将被除以5，000。时间轴1110还可以被阅读为能量正在被递送给样本。换言之，随着更多的时间过去，对切削器或测试样本施加更多总能量。负载轴1120由y轴来表示，并且配备有千牛顿的单位。声发射轴1130也由y轴来表示，并且配备有毫伏乘10的单位。因此，为了获得以毫伏为单位的电压，声发射轴1130的数值将被除以10。负载曲线1140和声发射曲线1160二者都在切削器声发射和负载表示1100上予以示出。根据负载曲线1140，负载以恒定速率1142或斜升率从0千牛顿增加到2千牛顿。在该示例中，负载被在峰值负载水平1143或2千牛顿保持一段时间，并且然后以比斜升率1142更快的斜降率1144斜降。声发射曲线1160表示来自声传感器的所记录信号。根据声发射曲线1160，仅有的所记录到的声发射是背景噪声1162。不存在被检测到的声音事件。而且，随着负载增加，背景噪声1162也增加。图12示出了根据本发明的示例性实施例的针对经历高达大约5千牛顿负载的切削器的图形化切削器声发射和负载表示1200。参考图12，切削器声发射和负载表示1200包括时间轴1210、负载轴1220以及声发射轴1230。时间轴1210由x轴来表示，并且配备有秒乘5，000的单位。因此，为了获得以秒为单位的时间段，时间轴1210的数值将被除以5，000。时间轴1210还可以被阅读为在能量正在被递送给样本。换言之，随着更多的时间过去,对切削器或测试样本施加更多总能量。负载轴1220由y轴来表示，并且配备有千牛顿的单位。声发射轴1230也由y轴来表示，并且配备有毫伏乘10的单位。因此，为了获得以毫伏为单位的电压，声发射轴1230的数值将被除以10。负载曲线1240和声发射曲线1260 二者都在切削器声发射和负载表示1200上予以示出。根据负载曲线1240，负载以恒定速率1242或斜升率从0千牛顿增加到5千牛顿。在该示例中，负载被在峰值负载水平1243或5千牛顿保持一段时间，并且然后以比斜升率1242更快的斜降率1244斜降。声发射曲线1260表示来自声传感器的所记录信号。根据声发射曲线1260，仅有的所记录到的声发射是背景噪声1262。不存在被检测到的声音事件。而且，随着负载增加，背景噪声1262也增加。图13示出了根据本发明的示例性实施例的针对经历高达大约30千牛顿负载的切削器的图形化切削器声发射和负载表示1300。参考图13，切削器声发射和负载表示1300包括时间轴1310、负载轴1320以及声发射轴1330。时间轴1310由x轴来表示，并且配备有秒乘5，000的单位。因此，为了获得以秒为单位的时间段，时间轴1310的数值将被除以5，000。时间轴1310还可以被阅读为在能量正在被递送给样本。换言之，随着更多的时间过去,对样本施加更多总能量。负载轴1320由y轴来表示，并且配备有千牛顿的单位。声发射轴1330也由y轴来表示，并且配备有毫伏乘10的单位。因此，为了获得以毫伏为单位的电压，声发射轴1330的数值将被除以10。负载曲线1340和声发射曲线1360 二者都在切削器声发射和负载表示1300上予以示出。根据负载曲线1340，负载以恒定速率1342或斜升率从0千牛顿增加到30千牛顿。在该示例中，负载被在峰值负载水平1343或30千牛顿保持一段时间，并且然后以比斜升率1342更快的斜降率1344斜降。声发射曲线1360表示来自声传感器的所记录信号。根据声发射曲线1360，所记录到的声发射包括背景噪声1362和一个或多个声音事件1364。背景噪声1362构成在测试期间所记录的数据的主体。声音事件1364被示为垂直细线，这些细线基本上从背景噪声1362向上延伸。每个声音事件1364高于背景噪声1362的高度都以标定常数与由每个断裂形成和/或传播事件释放的弹性能的量成比例。每个单个声音事件1364都持续平均大约50毫秒。根据该示例性实施例，声传感器每秒抽样大约5000个数据点，这允许检测这些声音事件1364。而且，随着负载增加，背景噪声1362也增加。在完成该测试以后，切削器被视觉地检查。尽管在切削器的顶部PCD表面上不存在任何损伤的视觉迹象，但是声传感器确实检测到发生在切削器内的声音事件。因此，声传感器能够检测到切削器一旦暴露在负载下所发生的最小损伤，即使该损伤为不可见的。图14示出了根据本发明的示例性实施例的针对经历高达大约40千牛顿负载的切削器的图形化切削器声发射和负载表示。在图14表示的测试中使用了曾用在图13所表示的测试中的相同切削器样本。参考图14,切削器声发射和负载表不1400包括时间轴1410、负载轴1420以及声发射轴1430。时间轴1410由X轴来表示，并且配备有秒乘5，000的单位。因此，为了获得以秒为单位的时间段，时间轴1410的数值将被除以5，000。时间轴1410还可以被阅读为在能量正在被递送给样本。换言之，随着更多的时间过去，对试样本施加更多总能量。负载轴1420由y轴来表示，并且配备有千牛顿的单位。声发射轴1430也由y轴来表示，并且配备有毫伏乘10的单位。因此，为了获得以毫伏为单位的电压，声发射轴1430的数值将被除以10。负载曲线1440和声发射曲线1460 二者都在切削器声发射和负载表示1400上予以示出。根据负载曲线1440，负载以恒定速率1442或斜升速率从0千牛顿增加到40千牛顿。在该示例中，负载被在峰值负载水平1443或40千牛顿保持一段时间，并且然后以比斜升率1442更快的斜降率1444斜降。声发射曲线1460表示来自声传感器的所记录信号。根据声发射曲线1460，所记录到的声发射包括背景噪声1462和一个或多个声音事件1464。声音事件1464被示为垂直线，这些垂直线基本上从背景噪声1462向上延伸。每个声音事件1464高于背景噪声1462的高度都以标定常数与由每个断裂形成和/或传播事件释放的弹性能的量成比例。如图14中可见，在切削器内未发生声音事件1464，直到负载达到或超过该切削器所受到的上一负载。例如，该切削器之前如图13所述那样经历了高达30千牛顿的负载。因此，新的声音事件1464在负载达到和/或超过阈值1466以前一直未出现，其中该阈值1466在该不例中为之前施加给该切削器的大约30千牛顿。基于所述实验，似乎为了生成新的开裂或者为了使切削器中的在上一测试运行中已经形成的已存在的开裂生长，应施加等于或高于上一峰值负载水平1343的负载水平。图15A示出了根据本发明的示例性实施例的针对经历高达大约45千牛顿负载的切削器制造商#1切削器样本#1切削器类型的图形化切削器声发射和负载表示1500。图15B示出了根据本发明的示例性实施例的针对经历高达大约30千牛顿负载的切削器制造、商#2切削器样本#2切削器类型的图形化切削器声发射和负载表示1550。参考图15A和15B，切削器声发射和负载表示1500包括声发射曲线1510，该声发射曲线1510示出了在切削器制造商#1切削器样本#1切削器类型中发生的一个或多个声音事件1520 ;而切削器声发射和负载表示1550包括声发射曲线1560，该声发射曲线1560示出了在切削器制造商#2切削器样本#2切削器类型中发生的一个或多个声音事件1570。与在切削器制造商#1切削器样本#1切削器类型中相比，在切削器制造商#2切削器样本#2切削器类型内发生了显著更多的声音事件1520和1570。因此，不同的切削器类型在其相应的声发射曲线内显示出不同的声音模式。基于这些结果，用户可以确定哪种切削器类型比另一切削器类型更强韧，并且由此可以根据其韧性对切削器进行排名。在这种情况下，切削器制造商#1切削器样本#1切削器类型比切削器制造商#2 切削器样本#2切削器类型更强韧。基于图11-15中所示的实验结果，存在至少若干可作出的观测。首先，声传感器能够检测切削器的金刚石台内在压头被负载时的开裂形成和开裂生长，并且能够发送可随后进行分析的信号。其次，不同的切削器类型显示出不同的声音事件模式，并且允许用户在与另一切削器进行比较时对切削器的韧性进行排名。再次，尽管可能在测试以后在切削器的PDC台的表面上不存在可检测到的可见损伤，但是声传感器能够检测发生在切削器内的任何不可见的损伤。图16示出了根据本发明的示例性实施例的用于分析从声传感器接收到的数据点的方法1600的流程图，其中该方法包括循环一方法1680以及循环二方法1690。尽管某些步骤被示为以特定顺序进行，但是步骤序列可以变化而不偏离示例性实施例的范围和精神。而且，尽管某些功能是在一个或多个步骤中执行的，但是用于执行该功能的步骤的数目可以增加或减少而不偏离示例性实施例的范围和精神。参考图16，在步骤1605，方法1600开始。方法1600从步骤1605进行到步骤1610。在步骤1610，确定用于将数据点看作(qualify)可能的声音事件的高于背景噪声的一个或多个最小阈值。在完成步骤1610以后，方法1600进行到步骤1615和步骤1625，所述步骤在某些示例性实施例中可以同时进行。在步骤1615，确定界定背景噪声的外部包络的背景点。在步骤1625，基于在步骤1610确定的一个或多个阈值来确定可能的声音事件点。步骤1615和1625被包括在循环一方法1680中，该方法将在下面结合图17予以更详细描述。方法1600从步骤1615进行到步骤1620。在步骤1620，对在步骤1615确定的背景点进行内插以产生背景噪声函数曲线。方法1600从步骤1620和1625进行到步骤1630。在步骤1630，使用在步骤1680所确定的可能的声音事件点和在步骤1620所确定的背景噪声函数曲线来确定实际声音事件点。方法1600从步骤1630进行到步骤1635。在步骤1635，确定每个实际声音事件点的幅度和时长。方法1600从步骤1635进行到步骤1640。在步骤1640，计算出每个声音事件点下的面积。方法1600从步骤1640进行到步骤1645。在步骤1645，针对每个声音事件点将所述面积的累积分布与实际测试负载相比较。用户可以使用该比较来确定一个切削器对比于另一切削器的相对韧性。该比较允许使用定量和客观的方法进行确定。声音事件点的时长、幅度和频率以及递送给样本的相应能量或负载水平可以直接与PCD或所测试的其他硬或超硬材料的矿场冲击性能相关。方法1600不仅允许测量为了引发某种损伤所需的外部作用或负载的最小量，而且允许测量为了增加损伤等级必须完成的附加作用或负载的量。在步骤1645以后，方法1600进行到步骤1650，在那里方法1600停止。图19示出了根据本发明的示例性实施例的针对经历负载的切削器的图形化切削器声发射表示1900。图20示出了根据本发明的示例性实施例的针对经历负载的切削器的图形化切削器声发射表示2000的一部分的放大图。图21示出了根据本发明的示例性实施例的针对每个实际声音事件的累积分布表不2100。图19-21描绘了图16的方法1600中所示的主要步骤。参考图19，切削器声发射表示1900包括时间轴1910以及声发射轴1930。时间轴1910由X轴来表示，并且配备有秒乘5，000的单位。因此，为了获得以秒为单位的时间段，时间轴1910的数值将被除以5，000。声发射轴1930由y轴来表示，并且配备有毫伏乘10 的单位。因此，为了获得以毫伏为单位的电压，声发射轴1930的数值将被除以10。声发射数据I960在切削器声发射表示1900上予以示出。声发射数据1960表示来自声传感器的所记录的信号。根据声发射数据I960，所记录的声发射数据包括一个或多个背景点1962和一个或多个可能的声音事件点1964。参考图16和19并且根据图16的步骤1615和步骤1625,声发射数据1960被排列为包括背景点1962和可能的声音事件点1964。根据一个不例性实施例，声发射数据I960的排列是使用驻留在数据记录仪590 (图5)内的算法来执行的。然而，该算法可以在可替代的示例性实施例中存储在另一设备中，或者人工地执行。可替代地，可以使用本领域普通技术人员公知并且具有本公开的益处的其他方法来对声发射数据I960进行归类。如图19所示，每个背景点1962都被标记上圆圈，并且每个可能的声音事件点1964都被标记上方块。有一些点未被定义成背景点1962、也未被定义成可能的声音事件点1964。这些标记是用于说明目的，并且不旨在限制本发明的示例性实施例的范围。参考图16和19并且根据图16的步骤1620，使用所确定的背景点1962来内插背景噪声函数曲线1970。根据一个示例性实施例，背景噪声函数曲线1970是使用四阶多项式内插出的；然而，可以使用其他阶的多项式来对背景点1962进行内插而不偏离示例性实施例的范围和精神。参考图20，呈现了图形化切削器声发射表示2000的放大部分。根据该图，包括实际声音事件点2010的每个声发射数据1960都具有其发生的时长2020。附加地，每个实际声音事件点2010都具有幅度2030，其中该幅度2030是从背景噪声函数曲线1970到该实际声音事件点2010所处的位置垂直地测量的。参考图16和20并且根据图16的步骤1635，计算出实际声音事件点2010的幅度2030和时长2020。一旦确定幅度2030和时长2020，则通过将幅度2030与时长2020相乘来计算每个实际声音事件点2010下的面积2040。该步骤在图16的步骤1640完成。根据这些示例性实施例中的一些，面积2040的单位是毫伏乘秒乘5000 ;然而,可以使用其他单位而不偏离示例性实施例的范围和精神。参考图21，呈现每个实际声音事件的累积分布表示2100。参考该图，累积分布表示2100包括负载轴2110以及声发射面积轴2130。负载轴2110由X轴来表示，并且配备有千牛顿的单位。声发射面积轴2130由y轴来表示，并且配备有毫伏乘秒乘50000的单位。这是所确定的处于实际声音事件点下的面积。因此，为了获得以毫伏乘秒为单位的面积，声发射面积轴2130的数值将被除以50000。参考图16和21并且根据图16的步骤1645，针对每个实际声音事件，把沿着声发射面积轴2130绘制的面积的累积分布与沿着负载轴2110绘制的实际测试负载相比较。累积分布表示2100提供了切削器制造商#1切削器样本#1切削器绘图2150和切削器制造商#2切削器样本#2切削器绘图2160的比较。例如，在这三个切削制造商#1切削器样本#1切削器绘图2150之一中，在大约28千牛顿和大约3550毫伏乘秒乘50，000处存在实际声音事件点，该声音事件点被标记为点A2152。这意味着，存在发生在所有以前的实际声音事件点下的3550毫伏乘秒乘50，000的累积面积，包括发生在大约28千牛顿负载处的实际声音事件点的面积。该同一曲线上的下一实际声音事件点、即点B 2154发生在大约32. 5千牛顿处。该实际声音事件点下的面积为大约650毫伏乘秒乘50，000，其未直接在累积分布表示2100上示出。然而，在大约32. 5千牛顿处，已经存在大约4200毫伏乘秒乘50，000的累积面积。因此，大约4200毫伏乘秒乘50，000减去大约3550毫伏乘秒乘50，000等于大约650毫伏乘秒乘50，OOO0较硬的切削器或者固有韧性更大的切削器提供针对给定负载的具有较小累积面积的曲线。与具有较少陡峭曲线以及较少高幅度实际声音事件点的切削器相比，具有大量高幅度实际声音事件点的陡峭曲线的切削器是固有韧性较低的。因此，根据累积分布表示2100，切削器制造商#1切削器样本#1切削器绘图2150与切削器制造商#2切削器样本#2切削器绘图2160之 间的比较指示切削器制造商#1切削器样本#1切削器比切削器制造商#2切削器样本#2切削器的固有韧性更高。而且，根据图21，存在表示切削器制造商#1切削器样本#1切削器绘图2150的3条曲线、以及表示切削器制造商#2切削器样本#2切削器绘图2160的2条曲线。这些绘图2150和2160示出了 方法1600(图16)具有高分辨能力，使得可以检测相同组的样本内的可变性。图16中所提供的方法向用户提供信息以用于以客观方式在其他切削器间对切削器韧性进行排名。图17示出了根据本发明的示例性实施例的图16的循环一方法1680的详细流程图。参考图17，在步骤1705，循环一方法1680开始。循环一方法1680从步骤1705进行到步骤1710。在步骤1710，读取第一数据点。在完成步骤1710以后，循环一方法1680进行到步骤1715，在那里读取下一数据点。在步骤1715以后，循环一方法1680进行到步骤1720。在步骤1720，计算两个数据点之间的差并且将该差与用于定义声音事件的第一容许值相比较。根据一个示例性实施例，第一容许值为大约0.5毫伏。然而，第一容许值可以在其他示例性实施例中更高或更低。如果两个数据点之间的差不小于第一容许值，则循环一方法1680进行到步骤1725。在步骤1725，将两个数据点中的第二个定义为可能的声音事件点。循环一方法1680从步骤1725进行到步骤1745，在那里，循环一方法1680确定是否存在另一数据点。如果在步骤1745确定不存在另一数据点，则循环一方法1680进行到步骤1750，在那里，循环一方法1680停止。然而，如果在步骤1745确定存在另一数据点，则循环一方法1680进行到步骤1715。如果在步骤1720确定两个数据点之间的差小于第一容许值，则循环一方法1680进行到步骤1730。在步骤1730，将两个数据点之间的差与第二容许值相比较。根据一个示例性实施例，第二容许值为大约0. 01毫伏。然而，第二容许值可以在其他示例性实施例中更高或更低。如果两个数据点之间的差不小于第二容许值，则循环一方法1680回到步骤1715，并且不定义第二数据点。然而，如果两个数据点之间的差小于第二容许值，则循环一方法1680进行到步骤1735。在步骤1735确定两个数据点之间的差是否为负并且已经连续地小于“z”次为负、或者该差是否为正并且已经连续小于“U”次为正。根据一个示例性实施例，“Z”为2并且“u”为3。然而，“u”值和“z”值任一或二者都可以在其他示例性实施例中更高或更低。如果两个数据点之间的差不是为负并已经连续地小于“z”次为负或者为正并已经连续小于“u”次为正，则循环一方法1680回到步骤1715并且不定义第二数据点。然而，如果两个数据点之间的差为负并已经连续地小于“z”次为负或者为正并已经连续小于“u”次为正，则循环一方法1680行进到步骤1740在步骤1740，两个数据点中的第二个被定义为背景边界点。循环一方法1680从步骤1740进行到步骤1745，在那里确定是否存在另一数据点。循环一方法1680继续，直到按照上述步骤达到步骤1750。因此，循环一方法1680提供了一种方法来确定哪些数据点应当被定义成可能的声音事件点、背景边界点或者不被定义成任一点类型。图18示出了根据本发明的示例性实施例的图16的循环二方法1690的详细流程图。参考图18，在步骤1805，循环二方法1690开始。循环二方法1690从步骤1805进行到步骤1810。在步骤1810，使用背景边界点来创建背景噪声函数曲线。在完成步骤1810以后，循环二方法1690进行到步骤1815，在那里读取第一可能的声音事件点。在步骤1815以后，循环二方法1690进行到步骤1820。在步骤1820，计算出可能的声音事件点与背景噪声函数曲线之间的差，并且确定该差是否大于用于定义实际声音事件点的第三容许值。根据一个示例性实施例，第三容许值为大约0. 08毫伏。然而，第三容许值可以在其他示例性实施例中更高或更低。如果可能的声音事件点与背景噪声函数曲线之间的差不大于第三容许值，则循环二方法1690进行到步骤1825。在步骤1825，读取下一可能的声音事件点并且循环二方法1690回到步骤1820。然而，如果可能的声音事件点与背景噪声函数曲线之间的差大于第三容许值，则循环二方法1690进行到步骤1830。在步骤1830，计算出实际声音事件点与背景噪声函数曲线之间的幅度、时长和面积。循环二方法1690从步骤1830进行到步骤1840。在步骤1840确定是否存在另一可能的声音事件点。如果存在另一可能的声音事件点，则循环二方法1690回到步骤1825，在那里，循环二方法1690继续。然而，在步骤1840，如果不存在另一可能的声音事件点，则循环二方法1690进行到步骤1845，在那里，循环二方法1690停止。因此，循环二方法1690提供了一种方法来确定哪些数据点应当被定义成实际声音事件点并然后为每个所定义的声音事件点计算面积。图22示出了根据示例性实施例的图10的处理器1020的框图。如前面所提到的那样，用于执行图16-18所示的一个或多个步骤的方法是在处理器1020内执行的。然而，在某些其他示例性实施例中，这些方法是人工执行的，或者是人工地和处理器内执行的组合。处理器1020位于数据记录仪590或计算机系统内。尽管示出了一个处理器1020，但是可以使用多个处理器而不偏离示例性实施例的范围和精神。处理器1020包括一个或多个处理器引擎2200。处理器引擎2200包括声音数据收集引擎2210、背景点确定引擎2220、可能的声音事件点确定引擎2230、背景噪声函数曲线内插引擎2240、实际声音事件点确定引擎2250、实际声音事件面积计算引擎2260、以及累积面积和负载曲线引擎2270。尽管在处理器引擎2200内包括7个引擎，但是引擎的数目可以在其他示例性实施例中更大或更小。附加地,这些之前提到的处理器引擎2200中的一个或多个可以被组合成更少的处理器引擎2200或者被分成附加的处理器引擎2200而不偏离示例性实施例的范围和精神。声音数据收集引擎2210从至少声传感器收集数据，该数据包括背景点和可能的声音事件点。在一些示例性实施例中，声音数据收集引擎2210还收集来自负载的数据，使得相应的背景点和可能的声音事件点与给定负载相关。背景点确定引擎2220评估从声传感器获得的数据，并且确定所述数据点是否是背景点。背景点确定引擎2220执行图16的步骤1615。可能的声音事件点确定引擎2230评估从声传感器获得的数据，并且确定所述数据点是否是可能的声音事件点。可能的声音事件点确定引擎2230执行图16的步骤1625。背景点确定引擎2220和可能的声音事件点确定引擎2230彼此同时运行，但是可以在一些可替代的示例性实施例中彼此独立地运行。背景噪声函数曲线内插引擎2240使用之前确定的背景点来生成背景噪声函数曲 线。背景噪声函数曲线内插引擎2240执行图16的步骤1620。实际声音事件点确定引擎2250使用之前确定的可能的声音事件点和背景噪声函数曲线来确定实际声音事件点。实际声音事件点确定引擎2250执行图16的步骤1630。一旦确定了实际声音事件点，则实际声音事件面积计算引擎2260就确定在实际声音事件点与背景噪声函数曲线之间形成的面积。实际声音事件面积计算引擎2260执行图16的步骤1635和步骤1640。累积面积和负载曲线引擎2270针对每个实际声音事件点将累积面积分布与实际测试负载相比较。累积面积和负载曲线引擎2270执行图16的步骤1645。尽管处理器引擎2200在一些示例性实施例中位于处理器1020中，但是处理器引擎2200可以驻留在存储介质中，包括、但不限于一个或多个硬盘驱动器、USB驱动器、光盘、数字视频盘、或者本领域普通技术人员公知或还未知的任何其他存储设备。尽管示例性实施例中描述了处理器引擎2200，但是用于确定切削器的韧性的指令可以在驻留在存储介质1040(图10)内的软件中提供。该软件包括类似于上述处理器引擎2200的�？楹�/或代码。尽管已经描述了本发明的一些示例性实施例，但是可替代的示例性实施例包括使用硬或超硬构件100的加热。硬或超硬构件100的加热发生在将负载施加到硬或超硬构件100以前、期间和/或以后任一或其组合。该热是以本领域普通技术人员公知的多种方式中任一来供应的，该方式包括、但不限于火焰、激光、红外和/或加热液体。尽管已经详细描述了每个示例性实施例，但是能够想到适用于一个实施例的任何特征和修改也适用于其他实施例。此外，尽管参考具体实施例描述了本发明，但是这些描述并不旨在以限制性的方式来解释。在参考示例性实施例的描述后，所公开的实施例的各种修改以及本发明的替代实施例将对本领域普通技术人员显而言变得易见。本领域普通技术人员应当理解，所公开的方案和具体实施例易于用作修改或设计实现本发明相同目的的其它结构和方法的基础。本领域普通技术人员同样应当认识到这种等效解释并不背离所附权利要求书所述的本发明的精神和范围。因此，可以预期权利要求书将涵盖落入本发明范围内的任何此种更改或实施例。
权利要求
1.一种声发射测试设备，包括 测试样本，所述测试样本包括硬表面； 声传感器，所述声传感器可通信地耦合到所述测试样本； 压头，所述压头可释放地联接到所述硬表面，所述压头比所述测试样本更硬；以及 施加于所述压头的负载，所述压头将所述负载传输到所述硬表面上； 其中所述负载以斜升率增加到峰值负载，所述峰值负载保持一段时间，并且所述负载以斜降率降低；以及 其中所述声传感器感测发生在所述测试样本内的声音事件。
2.如权利要求I所述的声发射测试设备，其特征在于，所述斜降率大于所述斜升率。
3.如权利要求I所述的声发射测试设备，其特征在于，所述声传感器耦合到所述测试样本。
4.如权利要求3所述的声发射测试设备，其特征在于，还包括润滑剂，所述润滑剂定位在所述声传感器与所述测试样本之间。
5.如权利要求I所述的声发射测试设备，其特征在于，还包括测试样本保持体，所述测试样本保持体在其中包括空腔，其中所述测试样本定位在所述空腔内，并且其中所述声传感器联接到所述测试样本保持体。
6.如权利要求I所述的声发射测试设备，其特征在于，所述空腔的直径大于所述测试样本的直径，由此在所述空腔的外表面与所述测试样本的外表面之间形成气隙。
7.如权利要求6所述的声发射测试设备，其特征在于，还包括润滑剂，所述润滑剂定位在所述气隙内，所述润滑剂接触所述空腔的外表面、所述测试样本的外表面、以及其间的气隙的至少一部分。
8.如权利要求I所述的声发射测试设备，其特征在于，所述测试样本包括切削器，所述切削器包括切削器台，并且其中所述压头包括比所述切削器台的钴浓度更大的钴浓度。
9.如权利要求I所述的声发射测试设备，其特征在于，所述测试样本包括切削器，所述切削器包括PDC切削器台，其中所述压头包括PDC末端，所述PDC末端接触所述PDC切削器台。
10.如权利要求I所述的声发射测试设备，其特征在于，所述压头包括范围是从大约百分之六到大约百分之二十的钴浓度。
11.如权利要求I所述的声发射测试设备，其特征在于，所述压头包括第一末端，所述第一末端接触所述测试样本，所述第一末端为拱顶形。
12.—种声发射测试系统,包括 一种声发射测试设备，包括 测试样本，所述测试样本包括硬表面； 声传感器，所述声传感器可通信地耦合到所述测试样本； 压头，所述压头可释放地联接到所述硬表面，所述压头比所述测试样本更硬；以及施加于所述压头的负载，所述压头将所述负载传输到所述硬表面上；以及数据记录仪，所述数据记录仪可通信地耦合到所述声发射测试设备，所述数据记录仪接收来自所述声发射测试设备的数据； 其中所述负载以斜升率增加到峰值负载，所述峰值负载保持一段时间，并且所述负载以斜降率降低；以及 其中所述声传感器感测发生在所述测试样本内的声音事件。
13.如权利要求12所述的声发射测试系统，其特征在于，所述斜降率大于所述斜升率。
14.如权利要求12所述的声发射测试系统，其特征在于，所述声传感器耦合到所述测试样本。
15.如权利要求12所述的声发射测试系统，其特征在于，还包括测试样本保持体，所述测试样本保持体在其中包括空腔，其中所述测试样本定位在所述空腔内，并且其中所述声传感器联接到所述测试样本保持体。
16.如权利要求12所述的声发射测试系统，其特征在于，所述空腔的直径大于所述测试样本的直径，由此在所述空腔的外表面与所述测试样本的外表面之间形成气隙。
17.如权利要求I所述的声发射测试系统，其特征在于，所述测试样本包括切削器，所述切削器包括切削器台，并且其中所述压头包括第一末端，所述第一末端接触所述切削器台，所述第一末端的钴浓度大于所述切削器台的钴浓度。
18.如权利要求12所述的声发射测试系统，其特征在于，所述测试样本包括切削器，所述切削器包括PDC切削器台，其中所述压头包括PDC末端，所述PDC末端接触所述PDC切削器台。
19.如权利要求12所述的声发射测试系统，其特征在于，所述压头包括第一末端，所述第一末端接触所述测试样本，所述第一末端包括范围是从大约百分之六到大约百分之二十的钴浓度。
20.如权利要求12所述的声发射测试系统，其特征在于，所述压头包括第一末端，所述第一末端接触所述测试样本，所述第一末端为拱顶形。
21.一种用于确定测试样本的韧性的方法，包括 提供声发射系统，所述声发射测试系统包括 声发射测试设备，包括 测试样本，所述测试样本包括硬表面； 声传感器，所述声传感器可通信地耦合到所述测试样本； 压头，所述压头可释放地联接到所述硬表面，所述压头比所述测试样本更硬；以及施加于所述压头的负载，所述压头将所述负载传输到所述硬表面上；以及数据记录仪，所述数据记录仪可通信地耦合到所述声发射测试设备，所述数据记录仪接收来自所述声发射测试设备的数据； 将负载施加于所述压头，所述压头将所述负载传输到所述测试样本上； 从所述声发射设备获得数据； 检测发生在所述测试样本内的声音事件；以及 客观地计算所述测试样本的韧性。
22.如权利要求21所述的方法，其特征在于，将负载施加于所述压头包括 以斜升率将所述负载增加到峰值； 将所述峰值负载保持一段时间；以及 以斜降率降低所述负载。
23.如权利要求22所述的方法，其特征在于，所述斜降率大于所述斜升率。
24.如权利要求21所述的方法，其特征在于，从所述声发射测试设备获得数据包括从所述声传感器和所述负载获得数据。
25.如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述声传感器耦合到所述测试样本。
26.如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述声发射测试设备还包括测试样本保持体，所述测试样本保持体在其中包括空腔，其中所述测试样本定位在所述空腔内，并且其中所述声传感器联接到所述测试样本保持体。
27.如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述测试样本包括切削器，所述切削器包括切削器台，并且其中所述压头包括第一末端，所述第一末端接触所述切削器台，所述第一末端的钴浓度大于所述切削器台的钴浓度。
28.如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述测试样本包括切削器，所述切削器包括PDC切削器台，其中所述压头包括PDC末端，所述PDC末端接触所述PDC切削器台。
29.如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述压头包括第一末端，所述第一末端接触所述测试样本，所述第一末端包括范围是从大约百分之六到大约百分之二十的钴浓度。
30.如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述压头包括第一末端，所述第一末端接触所述测试样本，所述第一末端为拱顶形。
31.如权利要求21所述的方法，其特征在于，还包括加热所述测试样本。
全文摘要
一种声发射测试设备包括包含硬表面的测试样本、声传感器、联接到所述硬表面的压头以及负载。所述负载施加于所述压头，所述压头将所述负载传输给所述硬表面。所述声传感器可通信地耦合到所述测试样本并且检测发生在所述测试样本内的一个或多个声音事件。一种声发射测试系统包括耦合到测试设备的数据记录仪。所述数据记录仪记录来自所述测试设备的数据。基于所接收的数据，客观地确定样本的韧性并且可以对其相对于其他样本的韧性进行排名。该负载斜升到峰值负载，保持一段时间，并且然后斜降。
文档编号G01N29/14GK102639984SQ201180003931
公开日2012年8月15日 申请日期2011年2月18日 优先权日2010年4月6日
发明者F·贝林 申请人:瓦瑞尔欧洲联合股份公司
专业数控铣床产品供应商
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