换流阀阀塔玻璃钢拉杆的超声检测

测定了阀塔玻璃钢拉杆轴向声学性能,用开发的UT-CAS系统计算了相控阵探头在拉杆内声场分布,以及螺纹与裂纹回波信号随距离的变化关系,设计确定了阀塔玻璃钢拉杆的超声相控阵检测工艺;用该工艺实际检测拉杆模拟裂纹,结果表明:在拉杆的重点检测区域内,深2mm的径向裂纹比同等深度螺纹波高6～13.1dB,能可靠地检出.     

复杂结构焊接缺陷回波声场有限差分仿真与分析

针对复杂结构焊缝的结构参数多变性导致的相控阵超声检测中缺陷识别、定位和定量困难的问题,提出了基于有限差分法的相控阵超声检测数值模拟缺陷辅助评定手段.以复杂结构焊缝中Y型焊缝为例,建立与之相应的相控阵超声检测有限差分仿真模型.同时设计制作含有人工缺陷的Y型模拟试块,对其进行相控阵超声检测并记录缺陷信息.利用仿真模型计算某坡口未熔合相控阵超声检测时瞬态传播声场和缺陷回波扇形扫描图像,通过与实验得到的缺陷回波图像比较,说明仿真技术不但可以提供缺陷类型及深度位置,并且可以提供缺陷的高度和取向信息.     

基于超声相控阵的煤岩界面识别研究

煤矿综合机械化开采中的煤岩界面识别问题属世界性难题.利用煤与岩的声阻抗差异以及相控阵技术,提出了基于超声相控阵的煤岩界面识别方法.在分析煤样与岩石的声速和超声波衰减系数等参数的基础上,基于非均质散射场理论,建立超声相控阵煤岩识别模型.开展了多种频率的超声相控阵对不同类型煤岩模型的扫描检测数值模拟研究,获得了煤岩界面的回波信号和超声相控阵成像图像,实现了煤岩界面的识别.结果表明:基于非均质散射场声场理论的超声波相控阵煤岩模型构建与仿真方法的正确性;超声相控阵方法可应用于煤岩界面的识别研究.     

脉冲涡流解析模型研究范

研究任意层平板型导电结构脉冲涡流(PEC)差动探头输出信号的解析模型.建立谐波激励下探头阻抗的解析模型,并将探头阻抗解析模型由二重积分转化为定积分,大大减小了计算量;采用有限项傅里叶谐波近似脉冲信号,建立差动探头等效电路,从而应用叠加原理以仿真电压脉冲激励下探头的输出信号.为了验证模型的有效性,针对导电结构厚度检测问题进行仿真与实验测量.计算结果与实验结果吻合良好,表明研究结果是正确的.研究的脉冲涡流探头输出解析模型可用于理解脉冲涡流检测机理、构建探头响应仿真器和改进反演算法．     

大型非对称复合材料构件超声C扫描技术研究

针对非对称复合材料构件在进行超声C扫描检测时存在探头对准法线方向困难、超声波衰减大的问题,采用仿形测量和重建模型的方法实现对构件曲面的跟踪和灵敏度的实时补偿.利用超声探头采集的初始数据建立外蒙皮的初始曲面模型,计算出控制超声探头运动的点位信息.采用仿形测量方法和反求技术重建构件的外蒙皮曲面模型,利用重建模型计算构件上各个测点处的厚度,实现灵敏度补偿.根据重建模型和超声波衰减最小原则,规划超声C扫描检测时的路径,最后得到构件的超声C扫描检测图像.实验结果表明,该技术可以明显提高大型非对称复合材料构件超声检测的精度和效率.     

基于概率支持向量机原理的超声缺陷识别模型研究

为了提高大型零件超声波探伤过程中的缺陷辨识能力,提出一种基于概率支持向量机原理,结合经验模式分解和DS证据理论,采用多探头检测的一种超声缺陷识别模型。首先,对每个探头检测的含有缺陷的信号运用经验模式分解法提取信号特征;其次,利用支持向量机来进行缺陷识别,并采用最大后验概率策略来处理传统支持向量机的输出,得到每个探头检测到的缺陷的概率支持度;最后,采用 DS证据理论得出最终的缺陷类型。结果表明,该模型克服了传统的支持向量机在处理多类问题时其硬判决输出限制后续数据处理的缺陷,同时避免了主观判断,提高了识别精度和准确率。与神经网络结合DS证据理论模型和单探头多级二类支持向量机模型进行了对比分析,论证了本模型的优越性。     

基于Bootstrap方法的自动超声检测可靠性分析

针对我国现有检测标准缺乏检测可靠性评定规范的现状,从不锈钢对接焊缝自动超声检测入手,尝试进行了基于概率统计理论的检测可靠性分析研究.基于重抽样技术,建立了适用于小样本数据检出率计算的Bootstrap模型,利用所建模型计算得到了不同缺陷、探头及扫查参数等情况下的缺陷检出率曲线,定量分析了不锈钢焊缝自动化超声检测的各个参数对检测可靠性的影响.结果表明,所建Bootstrap模型可以用于小子样情况下的自动超声检测可靠性的定量评定,从而保证检测结果的可靠性.     

超声辐射力弹性成像系统研究及仿体实验

用于进行超声辐射力弹性成像研究的系统主要包含激励与检测两个部分.激励探头在介质中产生聚焦声辐射力,激励组织振动并产生剪切波的传播,检测探头通过脉冲回波方式对剪切波信号进行检测.回波经放大、滤波和采样后,对离线数据进行卡尔曼滤波获得剪切波的相位,以此计算剪切波速度并得到介质的黏弹性系数.基于该系统进行了初步的琼脂仿体和离体大鼠肝脏仿体实验,结果显示通过该系统能有效检测仿体的黏弹性系数,可为后续研究提供系统支持.     

板式换热器单相换热和压降数值模拟

建立了板式换热器水侧单流道CFD仿真计算模型,并通过与实验点的对比验证了该模型的精确性.基于数值模拟结果,拟合得到板式换热器水侧换热系数和摩擦因子计算关联式,为板式换热器的优化设计提供了依据.     

杂波环境下MIMO雷达对起伏目标的检测性能分析

MIMO雷达采用了空间分集与信号分集技术，与传统相控阵体制雷达相比，可望获得更高的目标检测性能．针对杂波与噪声同时存在的实际背景，建立了MIMO雷达检测模型，导出了检测性能的理论公式，并与传统相控阵雷达进行了仿真比较分析．理论与仿真结果表明，当信噪比大于等于10dB时，MIMO雷达的检测性能要明显优于相控阵雷达．     

焊缝的超声波检测与有限元仿真

为了避免超声波在检测焊缝的过程中因噪声信号干扰而导致结果的错估,首先采用MUTLI软件中的超声波衍射时差法（TOFD）来检测人为的焊缝缺陷试块,得到准确的A扫图与TOFD图像;然后利用ANSYS软件模拟仿真超声波的检测过程,根据惠更斯原理建立超声波检测的有限元数值模型.将超声波的传播过程看做对试块的加载过程,从不同的节点上施加具有时间延迟的载荷,得到声压幅值图像.对比分析实验幅值图像与仿真幅值图像,两种图像的相似度很高,证实有限元仿真方法有助于超声波对焊缝的检测.从仿真的幅值图像中可以判定实验图像中的干扰信号,对检测结果的误差分析具有很大的帮助.     

A simple algorithm to calculate the pulsed sound field of a wide-band linear phased array

Ultrasonic testing is an important nondestructivetesting technique. Because of its strong penetrability,simple facility, convenient use and good security, ithas been wildly used in industry and high-technologyfields. But when testing pieces of complex geometrywith a conventional ultrasonic probe, the testing error isgreater and the ability to detect defects decreases be-cause of the diffusion of the sound field. In order to im-prove defect detectability, it is necessary to scan thetesting obje…     

超声相控阵实时检测系统的研制

基于超声相控阵原理,研制了用于无损检测的实时检测系统,提出了超声相控阵检测系统的有效结构,该结构由一块主板、一块主控板和八块超声触发/接收板组成.通用串行总线(USB)的应用,提高了数据传输速率,简化了硬件接口复杂度.实验结果表明,该系统满足无损检测的需要.     

暂态信号相控参量阵的研究

本文研究了暂态信号的相控参量发射阵.用所得的理论对传播衰减、方向特性及波形随距离和相控角的变化进行了数值计算,并用平板阵进行了系统的实验.理论结果与实验结果基本上取得了一致.     

压力管道对接环缝相控阵检测的可靠性分析

为研究超声相控阵检测技术应用于压力管道对接环缝检测结果的可靠性,选取φ273 mm×13 mm的20号钢管对接环焊焊缝进行研究。焊缝区域分成长度相同的6个区域,其中分别预埋5种缺陷。使用相控阵设备、射线装置和衍射时差法超声检测设备,分别对焊缝进行检测。采用相控阵设备测量各缺陷的相关数据,并与射线检测所得缺陷长度和x轴定位数据进行对比,同时与衍射时差超声检测法所测缺陷自身高度数据进行对比。结果表明,相控阵超声检测技术应用于压力管道焊接缺陷检验可靠性较高;在焊缝返修和缺陷记录方面,相控阵超声检测技术的综合能力优于衍射时差法超声检测技术和射线检测技术。     

无损检测及其新技术

介绍了当前无损检测领域中常用技术,如超声、射线、渗透、涡流、磁粉等常规无损检测技术,以及迅速发展并受人们普遍关注的超声相控阵、激光、红外、微波等无损检测新技术,包括其基本原理、技术特点及应用范围.     

超声相控阵技术在压缩机缓冲罐焊缝检测上的应用

压缩机缓冲罐焊缝表面结构复杂,常规的超声检测不能满足检测要求.而超声相控阵检测技术可对工件进行全方位和多角度检测,不仅能对复杂检测面下的焊缝进行检测,而且还能通过制定相应的检测方法提高缓冲罐焊缝缺陷的检出几率.利用相控阵技术对8个压缩机缓冲罐进行了检测,检测出4个缺陷.经过分析,缺陷均为点状缺陷.检测结果表明,相控阵技术能够对缓冲罐角焊缝缺陷做出有效的评判.     

Lamb波相控阵结构健康监测成像技术

在分析相控阵波束指向的控制过程与介绍相控阵结构健康监测原理的基础上,利用相控阵原理控制Lamb波的时间延迟使其在结构损伤处聚焦.通过比较结构健康状态与损伤状态的传感器响应信号,获取Lamb波损伤散射信号;采用相控阵技术控制损伤散射信号时间延迟得到不同方向的信号,进而实现对结构的多方位扫描,根据扫描信号特点,将各方向的监测结果信号采用灰度图像显示.该方法在铝板结构中实现损伤的定位成像,其不仅能够精确定位损伤位置,而且能够直观清晰显示结构损伤.     

电磁超声相控阵大功率高频激励源设计开发

为实现电磁超声相控阵在埋地钢质管道内超声波能量聚焦,增强管壁缺陷检测精确度,基于射频理论及DE类功率放大器技术,提出了一种电磁超声相控阵多通道大功率高频激励源设计方法.通过现场可编程门阵列(field-programmable gate array,FPGA)数字延迟方式对采样时钟进行精确控制,以实现激励源多通道脉冲序列时序和相位的延迟.采用光纤隔离脉冲信号以及电源隔离转换参考电位,有效解决了激励源高频"浮栅"驱动问题.研究了DE类功率放大器开关管和放大电路的工作特性,并基于Pspice软件建立了DE类功率放大器仿真模型,实现了对放大电路元件参数的优化和性能指标的验证.实验结果表明:设计开发的激励源能够实现1 ns延时精度的脉冲序列,当工作频率为1.1 MHz以及工作电压为300 V时,电磁超声阵元输出的交变电流峰峰值为20 A,输出功率为1.5 kW,从而满足电磁超声相控阵检测技术的要求.     

电磁超声相控阵激励源高频隔离驱动电路

为了进一步提高电磁超声相控阵激励源的工作效率,基于半桥拓扑放大结构提出了一种电磁超声相控阵激励源高频隔离驱动电路的设计方法.根据金属氧化物半导体场效应晶体管(metal oxide semiconductor field effect transistor,MOSFET)的简化模型,分析了MOSFET在开通和关断过程中的开关损耗,从而给出了高频隔离驱动电路所必须满足的条件.通过采用光纤器件隔离脉冲信号和DC-DC隔离电源对参考电位进行转换,有效解决了驱动电路的高频"浮栅"问题,并利用RC微分电路和施密特反相器设计了驱动信号死区时间可调电路.实验结果表明:设计的驱动电路能够输出频率为1.1 MHz、死区时间为0.32μs、驱动电压为18.8 V、占空比为26%的互补驱动信号,并且在驱动MOSFET栅极的实际应用中,有效降低了功率开关管的功率损耗.