端锚锚杆工作载荷的导波确定法

 使用纵向导波对端锚锚杆的工作载荷进行无损检测。首先分析端锚锚杆工作载荷在锚杆自由段及锚固段的不同分布特征,然后计算纵向导波在锚杆自由段(承受拉应力)中的传播速度。当锚杆变形在弹性范围内时,随着自由段承受拉应力的增大,同一频率纵向导波在锚杆中传播的群速度逐渐减小,并且群速度与拉应力大小呈线性递减关系;对纵向导波在端锚锚杆锚固段上界面的反射情况进行试验研究,结果表明,45～75 kHz频率范围纵向导波在锚固段上界面有明显的反射回波;提出使用纵向导波在锚固段上界面的反射回波及在锚杆自由段的传播时间来确定锚杆工作载荷的大小,由理论分析得到的工作载荷与导波传播时间的关系曲线与试验结果具有相同的趋势。     

建筑幕墙龙骨缺陷压电超声导波检测的仿真与试验

为了更有效地检测幕墙龙骨的损伤缺陷,保障矩形管在使用过程中的支撑结构安全性,采用Ansys数值仿真和试验研究相结合的方式,提出一种基于压电超声导波的矩形管损伤缺陷的检测方法.利用有限元仿真分析矩形钢管导波传播特性和频散曲线,通过试验分析,比对不同模态的导波在矩形钢管的传播特点以及损伤对传播的影响,并确定PZT压电片的位...     

全长黏结型锚杆高频超声导波检测应用研究

分析高频纵向轴对称超声导波在全长黏结型锚杆中传播的特性。在不同频率范围内,锚杆中同一模态的衰减特性及速度差别较大。理论上,在1 MHz以上,高阶纵向轴对称模态在特定频率下的轴向位移集中于杆中心,衰减最小,且能量速度最大,可用于全长黏结型锚杆的质量检测。同时建立实验系统,在1.13～2.85 MHz频率范围内对直径φ22 mm、长度1 m的埋于水泥中的无缺陷锚杆进行了频率扫描,并根据实验结果做出第一次端面回波速度和幅值随频率变化曲线,分别与理论能量速度频散曲线和衰减频散曲线相吻合,并且对埋于水泥中带单缺陷锚杆进行导波检测。研究结果表明导波可用于锚杆长度检测及缺陷定位。最后,将此规律应用于在直径为φ18 mm,长度为2 m的锚杆工程现场检测,检测结果较为理想,验证高频超声导波可以应用于全长黏结型锚杆的无损检测。     

超声导波技术在埋地锚杆检测中的应用研究

分析了超声导波在埋地锚杆中传播的特性。在理论上,对于埋地锚杆,40～90kHz的L(0,1)模态的衰减值在所有模态中最小,传播距离最长;位移模式简单,易于激发;能量速度最大,容易与其他速度较慢模态区别。此段L(0,1)模态可用来对埋地锚杆进行检测。同时建立实验系统,对直径22mm、长2m的埋地锚杆进行检测,实验结果与理论分析相吻合。     

钢绞线中纵向模态衰减特性的试验研究

以研究自由钢绞线和埋入水泥介质的钢绞线中超声导波纵向模态的衰减特性为目的,首先理论分析了钢绞线中心和外围钢丝中纵向模态的频散和多模态特性,之后采用厚度振动型压电陶瓷片端部激励和自行研制的磁致伸缩式传感器接收的方法对公称直径17.80mm的7芯钢铰线进行了最低阶纵向模态导波L(0,1)的激励接收试验。研究结果表明,在自由钢绞线中频带110~160kHz内模态导波L(0,1)的衰减随频率的增加而减小;在埋置于水泥介质的钢绞线中,频带110~160kHz内模态导波L(0,1)幅度随水泥埋置长度的增加而减小。这些试验结果为分析纵向模态对钢绞线的检测能力提供了试验依据,为超声导波技术应用于钢绞线健康检测奠定了基础。     

基于匹配追踪的L模态超声导波检测复合 绝缘子芯棒缺陷研究

传统的复合绝缘子缺陷检测方法主要集中在芯棒外部结构的缺陷上,并不能有效发现芯棒本身中的缺陷,为此提出了一种针对芯棒本身缺陷且能定量估计缺陷大小的检测方法:基于匹配追踪的L模态超声导波检测。通过建立芯棒模型分析了L模态超声导波在芯棒中的传播特性,确定了导波检测的频率范围。基于理论分析,以10周期40 k Hz的导波为激励信号,选取芯棒缺陷轴向长度为8 mm和2 mm,进行了有限元仿真和实验。仿真和实验结果表明:L模态超声导波能准确地检测出复合绝缘子芯棒中的缺陷,且通过Gabor原子构建波形字典,运用匹配追踪算法估计出芯棒缺陷轴向长度的相对误差分别为5. 4%和16. 35%。理论分析、有限元仿真和实验一起验证了该方法的可行性、有效性,为复合绝缘子芯棒缺陷的检测和定量分析提供了一种新的思路。     

锚杆锚固质量无损检测中的激发波研究

采用数值模拟和实验模拟的方法对锚杆-锚固体系中的波动特征进行研究。数值模拟和实验模拟都表明在一般测试激发波的频率范围内锚杆以及锚固体系中传播的波是导波，在不同频率时波的传播速度、波的衰减特性都不同。在锚固锚杆中存在最佳激发波，它能使波传播衰减最小传播距离最长。通过数值模拟的方式找到了对于实验室的锚固锚杆模型能使底端反射清晰可见的最佳激发波。据此定制了实验装置及传感器，实验结果与数值模拟取得了很好的一致性。实验和数值模拟都证明采用最佳激发波可以大人增加锚杆锚嘲质量检测中的测试深度。     

采用超声导波特征参量的骨质疏松识别方法

骨质的定期检测对骨质疏松的防治至关重要。本文研究了骨质疏松对超声导波在人体长骨中传播的影响。提出采用多尺度小波变换方法对接收到的导波信号进行处理,通过分析在不同传播距离下高阶小波细节分量所占信号总能量的变化,来判断是否患有骨质疏松症。在13位志愿者的小腿胫骨上进行超声测量,得到导波信号。经多尺度小波变换方法的分析处理结果显示在13位志愿者中,有7位志愿者的超声导波信号随着传播距离的改变,其主要频率成分发生了明显的变化,显示这7位志愿者患有骨质疏松症。这一诊断结果与X射线技术诊断结果相比,准确率可以达到92.3%,表明本文所提出的利用小波多尺度变换方法对长骨进行超声诊断具有较好的潜力。     

液态金属快堆主管道中超声导波传播特性研究

讨论了钠冷快堆(Sodium-cooled Fast Reactor,SFR)主管道的整体温度和内部液态金属钠流动速度的变化对管道导波传播特性的影响。推导了充液管道中导波频散方程的一般形式,并给出了管道内液态金属钠处于流动状态下的导波频散方程。采用数值计算方法获得了管内液态金属钠处于不同温度和不同流速时的导波纵向模式频散曲线和导波时域波形。结果表明,温度变化对基阶纵向模式的影响较小,但对高阶纵向模式的影响较大;液态钠流速增大会使导波频散曲线向高频轻微移动,但在实际检测中可以忽路管内液体流动速度的影响。通过对时域接收波形的模拟计算,进一步考察了液态金属钠的温度及流动速度变化对导波传播的影响,并通过对比不同模态的激发特点和不同频段的导波时域波形特点,结合导波频散曲线,给出了适用于SFR管道超声无损检测的导波模态和声源激发频段选择方案。     

磁致伸缩导波技术在桥梁缆索腐蚀检测的研究进展

缆索体系作为现代土木建设广泛应用结构之一,作为主要承载部件对整体结构的安全性和使用寿命至关重要。目前可用于缆索体系检测方法主要有视觉检测、索力测量法、声发射、射线、磁性、超声、磁致伸缩导波检测等;本文对上述检测方法进行简要论述和对比的基础上,指出磁致伸缩导波无损检测技术由于具有检测长度大,覆盖结构区域广,可检测远离检测仪器难以到达的区域,无需开挖或拆除包覆层、防腐层等独特的优势,逐渐成为应用广泛的缆索新型无损检测方法。本文对磁致伸缩导波检测原理、传感器、检测实验研究和仪器开发及其应用进行了总结回顾,并对该技术现阶段研究难点和热点以及未来研究趋势进行了归纳总结。     

预制构件底部接缝灌浆质量高频小直径超声检测法研究

竖向预制构件底部接缝高度一般≤20 mm,宽度等于预制构件厚度,其灌浆质量宜采用小直径高频超声传感器来检测,所用换能器的直径不应超过20 mm,工作频率应在250～750 kHz。根据CECS 21∶2000《超声法检测混凝土缺陷技术规程》在实验室和工程现场对剪力墙和预制柱底部接缝灌浆缺陷进行了检测研究,两类检测结果均表明,高频小直径超声检测法可适用于宽度≤500 mm的预制构件底部接缝灌浆质量检测,检测到的缺陷位置与实际存在的缺陷位置吻合。     

天然气管道水平定向钻穿越施工中3PE防腐层防护措施的探讨

地下管道的施工越来越多采用高精度的水平定向钻非开挖穿越施工即非开挖顶管施工,其目标管线是当下应用范围最广的外层包裹3PE防腐层的钢管。鉴于定向钻穿越施工的技术特点和不当防腐手段的使用,3PE防腐钢管在回拖过程中,存在大量防腐层破坏进而最终影响施工质量的事故案例。论文总结了在施工过程中不同的3PE钢管防腐层保护方法及每种方法的优点和不足,并给出相应的建议。在实际施工中,施工方可根据不同的施工现场条件和工程造价进行适当选择。     

管道弯头对低频纵向导波传播特性影响分析

管道弯头显著改变了导波传播特性,影响了对检测信号的解读,研究弯头对导波传播特性的影响是实现复杂管道系统导波检测的基础。采用半解析有限元法计算弯管导波频散曲线,分析了弯管导波频散曲线所呈现的不同特征,并基于弯管导波频散曲线,以低频L(0,1)模态导波为研究对象,实验研究了低频L(0,1)模态导波通过管道弯头时的模态变换特征。研究结果发现,当L(0,1)模态导波通过管道弯头时,不仅会发生L(0,1)到F(1,1)的模态变换,还会模态变换出反向L(0,1)模态导波,即弯头反射现象,且随着激励频率的降低和弯头弯曲半径的减小,弯头反射现象愈发明显。研究结果将深化对弯管导波传播特性的认识,推动导波检测技术在复杂管道系统检测中的应用。     

超声检测钢板剪力墙空洞缺陷的综合分析与判断

为解决超声波检测钢板剪力墙空洞缺陷判断准确性的问题,在现有《超声法检测混凝土技术规程》(CECS 21∶2000)中概率法判断钢管混凝土缺陷的基础上,采用超声对测法通过KON-NM-4A非金属超声波检测仪和50kHz超声波换能器,对钢板剪力墙空洞缺陷进行检测。并采用概率法、波列、波形、频谱分析及空洞尺寸估算法从不同角度分析判断钢板剪力墙内空洞缺陷的位置、尺寸,最后尝试通过软件Surfer将概率法分析的缺陷位置直观表示。结果表明,采用概率法可以判断截面尺寸大于90mm×90mm空洞缺陷的位置;采用波形分析法可以补充判断截面尺寸不小于60mm×60mm空洞缺陷的位置;采用Surfer软件可以对概率法分析结果直观显示。     

城市燃气埋地钢管完整性评价的实践

介绍了南山天然气公司埋地钢管完整性评价的实践情况,并对评价过程中发现的问题进行了深入的探讨.从理论及实践上阐述了DCVG(直流电压梯度)技术检测金属管道防腐层的原理及应用方法,针对该方法应用于城市燃气管道中各种不同材质防腐层的检测,根据实践经验提出了不同的检测方案,为DCVG检测技术在城市燃气管道防腐层检测提供了工程经...     

采样频率对于配网故障指示器录波误差影响分析

录波装置采样频率是影响配网故障指示器采集波形准确性的关键指标,定量分析采样频率造成的录波误差是提高小电流接地系统单相接地故障选线和定位的准确性的基础。本文采用Matlab建立具有五回出线的10 kV配网小电流接地系统模型;计算单相接地故障时,录波装置不同采样频率对应的零序电流录波暂态误差;并分析不同接地过渡电阻、故障点距离、故障时刻相角等因素下,录波装置采样频率对零序电流录波暂态误差的影响规律。计算结果表明,随着过渡电阻的提高,采样频率所造成的幅值误差也相应增大;当过渡电阻为1 kΩ时,采样频率需达到6 kHz,暂态录波误差低于10%。故障点距离母线越近,采样频率不同造成暂态误差越大;故障点距离母线4 km以内时,采样频率需达到6 kHz,暂态录波误差低于10%。随着故障相位角的增加,暂态录波误差越大,当采样频率达到3 kHz时,任意故障相角下暂态零序电流峰值误差能够降到10%以内。结合国家电网配电线路故障指示器入网检测大纲故障录波暂态性能中最大峰值瞬时误差应不大于10%的要求,建议配网故障指示器采样频率达到6 kHz及以上。     

超声导波的频散补偿与模式分离算法研究

超声导波已被广泛应用于无损检测与评价,针对超声导波应用中普遍存在的模式混叠与频散问题,本文在采用频谱相位与信号时延函数建模导波频散信号传递系统的基础上,提出了一种单一模式的频散补偿算法。进一步地,通过将选择性频散补偿技术与导波模式分离相结合,本文算法克服了传统补偿算法所不能解决的多模式导波频散问题。板中的Lamb波A_0,A_1和S_0混合模式仿真分析表明,本算法不仅可用于单一导波模式信号合成与频散补偿,而且可在实现多模式混合导波信号选择性频散补偿基础上,解决多模式导波信号中单一模式提取与分离。本文研究有助于超声导波多模式频散信号的分析与处理.     

导波在锚固金属杆中传播机理的研究

运用波动的经典理论,提出了导波在金属杆嵌入层“变截面”传播时波速改变的“等效弹性模量”的概念。对导波在锚固金属杆中的传播,尤其是在金属杆与锚固交界面处的传播机理进行理论分析,并提出了在锚固交界面处导波以耦合“低频脉冲”传播的思想。这一概念,可以解释运用导波进行无损检测得到的时域分析图中信号发生的“时滞”与波形拉平现象。     

基于超声导波埋地层状管道结构健康监测

本文以超声导波在层状管道结构传播规律研究为基础,对基于超声导波在埋地层状管道结构健康监测进行研究。首先,以Navier-Stokes方程为基础,结合势函数中和一个附加的位移场方程,引入具有渐进性的Hankel函数,联立边界条件,建立频散方程。研究频散方程的数值解,绘制频散曲线。根据频散曲线性质选择用于监测的导波模态和频率,建立试验系统。由于超声导波在埋地层状管道结构中传播是能量逐渐衰减的过程,采用能量法能够对结构中能量消散有更清晰的认识,以能量密度为参量,对理论和试验进行验证,结果表明,一定频段和模态的超声导波对浅层埋地层状管道结构健康监测能够清晰实现。     

城市燃气埋地钢管防腐系统完整性检测

结合宜兴市埋地钢管防腐系统完整性检测的实际案例,介绍埋地燃气钢管防腐系统完整性检测的主要内容,列出每项检测内容的判别、评价指标,提出了防腐层破损点的修复原则。