基于超声的聚乙烯热老化程度评价

以在80℃老化不同时间(120,240,360h)的聚乙烯(PE)管为对象,通过冲击强度的变化分析其老化状态;利用短时傅里叶变换(STFT)获取不同热老化试样的超声声速谱和衰减谱,建立超声声速、超声衰减系数与冲击强度间的关系,并计算得到聚乙烯的相对冲击强度以进行老化评价。结果表明:随着热老化时间的延长,聚乙烯的冲击强度以及超声声速和衰减系数均减小,冲击强度与超声声速和衰减系数均满足一定的二次函数关系;由超声声速和衰减系数计算得到的冲击强度与试验测试结果的相对误差均在2%以内,说明可以利用超声检测参量对聚乙烯的热老化程度进行无损评价。     

液固两相介质多频超声粒径分布测量

液固两相流动广泛存在于工业过程中,其粒径分布信息在线测量对生产优化与控制十分重要。超声法作为无扰动式多相流动参数测量方法,其衰减特性与固相颗粒粒径、体积分数等密切相关,可用于实现粒径分布在线测量。本文搭建液固两相介质超声衰减实验装置,装置采用石英砂作为固相颗粒,自来水为液相,利用线性调频超声信号激励研究液固两相介质的超声衰减特性。实验结果表明,随着激励频率和固相体积分数的升高,超声衰减系数逐渐增加,采用Twomey及遗传算法等对液固两相介质粒径分布进行反演,测试结果与马尔文激光粒度分析仪的粒径分布结果相比,相关系数为0.918。     

光声信号幅度谱和连续相位谱的提取

一般的光声光谱仪都只给出光声信号的幅度谱,而没有给出连续相位谱。然而光声信号的相位信息可提供所测样品的许多重要特性。本文提出了利用正交数字相敏检测方法,同时提取光声信号的幅度谱和连续相位谱。     

基于FFT的动态散射光谱密度测量技术研究

为了研究动态光散射纳米颗粒测量技术，提出了基于FFT的动态散射光AR模型功率谱密度测量法。首先采用FFT建立信号的AR功率谱密度模型，然后通过计算信号自相关矩阵的秩得到AR模型的阶数P，由于任何信号的自相关与其频域的功率谱密度是一个傅里叶变换对，因此，信号功率谱密度的衰减宽度等价于其自相关函数的衰减宽度，这样通过计算动态光散射信号的功率谱密度衰减宽度，进而得到待测颗粒的粒径，最后将此方法的实验结果与传统的光子相关光谱法实验所测得的数据进行了比较。结果表明：该技术具有误差小、重复性好的优势，有着很大的实用价值。     

反射波振幅谱特征与地震仪前置放大器设计

由于地层吸收衰减及球面扩散，使得深层地震反射渡的振幅衰减严重，导致地震仪记录信号的有效动态范围远小于120dB，满足不了高分辨率地震勘探对记录信号动态范围的要求。从视等厚层状吸收介质模型入手，理论计算了地震反射波的振幅谱。其特征分析表明：反射波振幅随深度的增加按指数规律衰减，但衰减主要发生在1．5s前的中浅层。设汁了智能程控型前置放大器，它的增益随深度增加自动增大，其值依次为0dB、18dB、24dB、30dB、36dB和42dB，使深浅层地震反射波的振幅在记录前均得到适当补偿，确保了地震仪记录信号的有效动态范围接近120dB，这对高分辨率地震勘探理论和开发新一代地震仪具有重要意义。     

超声延迟线材料声学特性测定方法的研究

一、引言固体超声延迟线正成为电子领域中的一种重要器件。为确保其性能指标,有必要对超声延迟线材料的声学特性进行研究,以便能更有效地指导生产。我们从声学的角度,对F05超声延迟线玻璃的声速、衰减系数和声阻抗的测量方法进行了深入的研究。二、声速、衰减和声阻抗的精密测量理论在使用压电换能器测量超声延迟线材料声学特性的过程中,由于换能器与试样之间存在着耦合层,因此在声波的反射信号中有一个附加相移;又由于换能器等效于一个有限尺寸的活塞,向有限半空间辐射声波,因此随着传播距离的增加,衍射所引起的附加衰减和附加相移     

去极化电流弛豫谱线特性的油纸绝缘老化判别研究

为深入研究油纸绝缘老化状态与介质内部弛豫响应的内在联系,首先对去极化电流(DC)内部弛豫特性进行研究,引入弛豫谱线和弛豫谱线能量这2个新特征量,其次应用二次微分法确定去极化电流弛豫谱线个数,并探讨弛豫谱线个数及弛豫谱线能量与绝缘老化状况间的关系,从而得到油纸绝缘老化的判别方法。研究结果表明,随着绝缘系统老化程度加重,去极化电流所含的弛豫谱线个数增加,且弛豫谱线能量对老化变化灵敏,它随绝缘水平的降低而显著增加。因此,弛豫谱线个数和弛豫谱线能量可作为绝缘诊断的判据,其为准确评估油纸绝缘老化状态提供一种可靠有力的分析手段,具有一定的参考价值。     

载荷谱强化等损伤寿命折算新方法

强化载荷谱,缩短疲劳寿命实验时间,在工程实际中具有重要意义。但目前载荷谱强化等损伤寿命折算多采用名义应力法,不考虑载荷顺序效应与载荷相互作用效应,使寿命预测存在较大误差。文中通过载荷谱强化这两种效应分析,发现载荷谱所有载荷按比例增大一定倍数的强化方法可使载荷相互作用效应保持稳定。进而提出兼顾这两种损伤效应的强化载荷谱寿命折算新方法。并采用两个实际谱,通过原谱与强化谱寿命实验,对该方法作了验证。     

基于衰减速率的晶粒尺寸超声评价方法

现有的晶粒尺寸超声无损评价方法对被测对象的厚度有严格要求,进而影响方法的实用性及其检测结果的可靠性。基于超声波在材料中的传播规律,结合一次底面波及二次底面波相对于表面波的衰减特性,推导不含厚度信息的超声衰减速率参量,并利用透射系数和反射系数对其参量进行修正,基于超声衰减速率建立平均晶粒尺寸的超声无损评价模型。以核电常用的TP304不锈钢材料验证超声衰减速率法的有效性,将其与传统声速法、衰减法、背散射法进行对比,试验结果表明衰减速率法的灵敏度显著优于声速法;试块厚度小于6 mm时采用衰减速率法的相对误差明显低于背散射法;针对壁厚测量不便的TP304方管,衰减法、衰减速率法及金相法的平均晶粒尺寸评价结果分别为(100.3±2.8)μm、(96.7±3.4)μm和(93.1±1.8)μm,可见衰减速率法能有效抑制壁厚对评价结果的不利影响。     

基于自回归倒谱法估计骨小梁间距

基于超声背散射信号，本文提出用自回归（AR）倒谱法来估计松质骨中骨小梁的间距。对牛胫骨和人离体跟骨松质骨中的超声背散射信号采用AR倒谱法进行了分析，并估计了牛胫骨和人离体跟骨中骨小梁的平均间距。结果表明，松质骨的密度与骨小梁的平均间距具有密切的关系，随松质骨表观密度的减小，骨小梁的平均间距增大，用AR倒谱能比较准确地估计出松质骨中骨小梁的平均间距。     

Measurement of Attenuation of Ultrasonic Propagating through the Thin Layer Media with Time Delay Spectrum

The ultrasonic attenuation coefficient is one of the most important acoustic parameters to character the performance of a thin layer media, but it can not be measured due to mutual superposition of multiple reflected waves at the same interface in ultrasonic testing. Ultrasonic pulse echo and lamb wave to evaluate the thin layer media can not obtain attenuation coefficient at present. In this paper, analytical method was used to study the acoustics characteristic of thin layer media with the ultrasonic echo testing. Meanwhile, the process of ultrasonic attenuation measurement was presented. Simulation and experimental investigation is focused on a thin layer of rubber. Attenuation coefficient was introduced and evaluation mathematics model was established by the two echoes cross-correlation with and without the thin layer media based on the time delay spectrum. It involved the parameters related to the acoustic properties of the thin layer media. Through calculating the sound velocity and acoustic impedance with the evaluation model, it can deduce the relation between the attenuation coefficient and the frequency. Through analyzing the simulation results, it indicated that the attenuation coefficients were invariable with the varying of the frequency. However, the attenuation coefficients increased with the frequency increasing by ultrasonic testing the thin layer of rubber. The reason was that the attenuation factor was not taken into account during the simulation. This method overcomes shortcomings that the traditional ultrasonic testing can not evaluate the thin layer media whose thickness is less than motivation wavelength. It is a new solution to study the attenuation characteristic and on-line nondestructive evaluation in the thin layer media.     

超声测沙仪研究

黄河水中含有大量泥沙是泥沙固体颗粒分散在液体中形成的混合物,称悬浮液.超声波在悬浮液的声速和声衰减系数不但取决于组成各相自身的性质和含量,而且受到相互之间相互作用的影响.悬浮液的声衰减分为三种主要类型:吸收衰减、散射衰减和扩散衰减.前两类衰减取决于媒质的特性,而后一类衰减则由声源特性而引起.影响超声波测量含沙量准确度的主要因素有:含沙浓度和粒径级配;浑水中气泡等杂质;温度变化等.采用超声衰减法测量含沙量,并利用超声波双频测量含沙平均粒径修正含沙量可有效提高测量精度.     

基于蒙特卡罗模型的高浓度浆液细度在线测量

近年来颗粒粒径测量问题受到了国内外的广泛研究。 针对燃煤电厂高浓度脱硫石灰石浆液细度在线测量,将基于蒙特 卡罗方法的声衰减模型拓展至高浓度范围,高浓度蒙特卡罗模型(HC-MCM)预测衰减系数与实验测量值相吻合。 构建 HC-MCM 矩阵用于颗粒粒径分布的反演可减小计算时间,且差分进化算法的计算结果与设定粒径和分布宽度的相对误差小于 1% 。 搭建基于透射和反射法的双模式超声检测装置并开发软件测量系统,加工适用于高浓度浆液细度测量的透射传感器和超声探 针,依托燃煤电厂完成长达 168 h 的浆液细度在线测量实验。 结果表明,两种模式超声衰减谱的变化趋势和数值大小基本吻 合。 粒径分布参数 DV50 与激光粒度仪测量结果的相对误差小于 8% ,其粒径分布满足燃煤电厂成品石灰石浆液的细度要求。     

选带细化超声流量计试验分析

文中研究一种用于工业密闭管道流体流量测量的新型超声波多普勒流量计。采用中频调制为基础提取流体流速的方向信息，引入选带细化频谱分析技术（Z00M—FFT）对解调后的超声波多普勒信号进行频谱估计，并以此为基础计算管道流量。该方法能判断流速的方向；降低流速测量下限；提高了流速测量的动态响应速度、实时性以及稳定性。实验表明选通细化超声流量计准确度等级为1．5级。     

超声衰减粒度仪在煤粉粒度测量中的应用

煤粉的粒度分布是影响煤粉所成物质的物理性质。然而对水煤浆煤粉粒度的测定,是个值得探讨的问题。本文介绍了超声衰减粒度仪测量原理,对比了激光粒度仪和超声衰减粒度仪的特点,并且通过实验说明超声衰减粒度仪在煤粉粒度测定中应用的优势。     

循环流化床颗粒团多参数的光散射测量方法

针对循环流化床床内颗粒团动态参数和行为特性的测量问题,提出了基于光散射原理的颗粒团运动速度、高度与浓度等多参数同时在线测量方法,利用该方法对二维冷态循环流化床试验台开展颗粒团参数测量,获得了颗粒经测量区造成的光强衰减信号,通过对上下测量单元光强信号进行互相关分析可获得颗粒团运动速度参数;对信号进行低通滤波,根据低频信号极值点时间差及运动速度测量结果,得到颗粒团高度参数;同时根据光强衰减程度计算颗粒团的浓度参数。由此实现了基于光散射原理的循环流化床床内颗粒团运动速度、高度与浓度多参数同时在线测量,测量结果显示,在典型工况下,提升管中心区域颗粒团运动速度较为稳定,平均速度为3.81 m/s,近壁面区域颗粒团运动速度有较大波动且出现负值,平均速度为0.65 m/s;中心区域颗粒浓度较近壁面区域小;中心区域颗粒团高度主要分布在20～40 mm区间,近壁面区域颗粒团高度主要分布在30～60 mm区间。这为循环流化床内颗粒团的形成、结构及其运动研究提供了一种有效的测量手段。     

基于高频柱面超声导波的螺栓轴向应力测量

基于金属杆件中高频超声导波的传播特性,提出使用柱面导波高阶不同模态群速度比值的单探头螺栓轴向应力测量方法。使用数值方法求解考虑晶粒散射衰减的Pochhammer-Chree方程,得到了导波群速度衰减系数频散曲线,并分析了其在高频区的传播规律。结合非线性声学以及弹性力学理论,推出基于群速度比值的螺栓轴向应力测量方法。搭建超声应力测量平台,讨论了脉冲超声激励下的实测导波信号特点并提出使用经验小波算法对信号进行模态分解,有效获取了信号中特定模态的群速度。使用该方法以及传统的纵横波声时比法进行了螺栓轴向应力对比标定和测量实验,结果表明前者平均测量误差约为4%,其精度明显高于传统方法(平均测量误差6%)且具有更简便的测量流程。     

复杂颗粒流速度场分布的空间滤波测量

空间滤波测速法具有结构简单、稳定性好和适用性强等优点,但传统线阵CCD空间滤波测速法要求CCD阵列方向与待测物体的运动方向一致,因此不适合测量复杂的流场。针对这一问题,本文提出了基于面阵CCD相机的空间滤波测速方法。对采集到测量区域的一系列面阵CCD输出图像进行处理,在图像水平方向和垂直方向分别进行隔行采样,模拟多狭缝空间滤波特性,实现了对障碍流颗粒速度的光学非接触式测量。针对复杂流场功率谱密度的特点,利用能量重心校正频谱提高了系统测量精度。通过调节传送带速度对本系统进行标定,实现了不同速度下的流速测量,平均误差小于4%。利用本系统还测量了由玻璃砂模拟的泥石流速度场分布,最后讨论了空间周期和测量时间对测量结果的影响。结果表明,采样时间大于0.5s时,测量结果趋于稳定,空间分辨率最小可达1.28mm。     

New instrument for continuous and simultaneous recording of changes in ultrasonic attenuation and velocity

The study of microplasticity of pure single crystals at low temperatures (i.e., the study of the first movements of dislocations) implies the measurement of elastic and anelastic characteristics during tensile tests. Hence a new method has been developed for continuous and simultaneous recording of changes in ultrasonic attenuation and velocity. The attenuation measurement is obtained by the usual pulse-echo technique. The relative velocity measurement is obtained by automatic comparison between a reference square pulse and the attack front of a selected echo. The relative accuracy is 6x10(-6) with a sensitivity of 30 mV ns(-1) for frequencies up to 40 MHz. Application to dislocation studies in aluminium is reported.