锚固条件下矿用锚索中纵向导波传播特性的实验研究

实验研究了矿用锚索的锚固段长度对纵向超声导波L(0,1)模态的衰减与群速度的影响。首先,通过简化为细直杆的钢丝中纵向超声导波的频散曲线分析了无锚固矿用锚索中该模态的传播特性。然后采用厚度振动型压电陶瓷片在水泥锚固条件下的矿用锚索中进行穿透法的实验,得出频段20-500 kHz内L(0,1)模态的幅值,确定了该压电陶瓷片对水泥锚固条件下的锚固矿用锚索的最佳导波检测频率为280 kHz。在此基础上,研究了280 kHz附近频率点下L(0,1)模态的幅值与群速度随水泥锚固段长度增加的变化规律。最后,对矿用树脂锚固条件下的矿用锚索进行了穿透法的实验,该实验结果与水泥锚固条件下的锚固矿用锚索的实验结果相符合。这些实验为利用纵向超声导波测量锚固条件下矿用锚索的长度奠定了基础。     

多声道超声流量计在弯管段安装的适应性研究

针对在不具备直管段安装条件时,如何合理地选取多声道超声流量计的声道数量、测量断面及安装角度,本文从数学建模、误差分析、数值计算仿真与试验分析等方面,对DN400多声道超声流量计在弯管中的适应性进行了综合研究.利用高斯-雅克比数值积分法,给出了试验数据处理与数值仿真的数学模型,并分析了模型误差及横流的影响,提出利用双断面测量可减小横流的影响,并在数值仿真和试验中得到了验证.通过对声道数量、测量断面、安装角度进行数值仿真和试验表明,安装角度对低流速测量影响显著,最佳安装角应为0°;高流速测量应选用双断面,可根据测量精度的要求选用8声道或18声道.仿真结果与试验结果得到了很好的吻合,为进一步指导试验奠定了理论基础.     

金属材料力学性能退化非线性超声检测实验系统优化

材料早期力学性能退化总是伴随着某种形式的材料非线性力学行为,从而引起超声波传播的非线性,即高频谐波的产生.查超声非线性系数非常小,易被测量系统的非线性干扰淹没.通过实验仪器的选择和夹具的设计,改进了一套非线性超声测试实验系统.在相同条件下测得同一试件在不同输入电压下的二次谐波幅值和基波幅值平方近似线性关系,表明实验系统是可靠的.利用该系统进行了一组LY12铝合金拉伸试件非线性超声检测实验.在塑性阶段,随着拉伸应力的增大超声非线性系数显著增加.实验结果表明,超声非线性系数可以表征金属材料的力学性能退化程度.     

水下管道泄漏检测技术及定位方法研究

为了实时进行水下管道泄漏监测和定位,采用干涉的方法,研制了一种基于Sagnac干涉仪的直线型分布式光纤管道泄漏监测系统。分析了该干涉仪应用于泄漏检测的原理及其泄漏源定位方法,并通过实验研究了管道压力对检测系统的影响。当管道压力大于0.35MPa时,系统的检测效果较佳,且定位误差小于1.17%;压力小于0.35MPa时,无法实现泄漏点定位。结果表明,当管道压力大于0.35MPa时,研制的水下管道泄漏检测系统能有效检测管道泄漏发生,且较准确地确定泄漏源位置。     

基于超声导波技术对弯管中缺陷检测的实验研究

利用超声导波技术在弯管中进行了缺陷检测的实验研究.利用周向均布的长度伸缩型压电陶瓷片激励特定频率的纵向模态L(0,2),对90°弯管中的人工周向缺陷和结构缺陷等进行了检测,分析了周向缺陷尺寸的变化对缺陷回波和端面回波幅值大小的影响.对弯管中同时存在多个缺陷的情况进行了研究.实验结果表明,超声导波检测技术可以用于弯管中不同部位和不同类型的缺陷检测,这为利用超声导波对更加复杂的管道系统中缺陷检测作了有益探索.     

基于空间-频率-波数法的梁中分层缺陷定量检测

为了描述梁中Lamb波的传播特性并对梁中的分层缺陷进行定量检测,以铝梁为研究对象,分别从有限元仿真和试验两方面进行研究。采用基于Matlab和ABAQUS相结合的方法,构建含分层缺陷的铝梁三维有限元仿真模型。通过提取覆盖缺陷的矩形区域接收点的时域信号,对铝梁中Lamb波与分层缺陷的作用规律进行分析。讨论对称边界和自由边界两种条件下,波场幅值分布的一致性与差异性,并得到了入射波幅值在梁宽度方向上的变化规律。同时,搭建EMAT/激光检测系统对有限元仿真结果进行验证,发现二者具有良好的一致性。针对接收波形中复杂的时域信息,采用空间-频率-波数法对铝梁中的分层缺陷进行定位和定量评估。研究结果表明,从仿真和试验分析,采用空间-频率-波数法对铝梁中分层缺陷的测量误差均在6%左右。     

基于十字形阵列和2D-MUSIC算法的Lamb波检测

采用由压电传感器组成的十字形阵列进行Lamb波信号的激励和接收，提出一种二维多重信号分类（2D-MUSIC）方法对铝板中的缺陷进行定位检测。选用合适的频率激励产生单一模态信号，可避免多模态的影响，降低Lamb波的频散；利用2D-MUSIC算法对接收信号进行分段处理，并结合反射信号和二维导向矢量对铝板中的缺陷进行定位。结果表明，提出的2D-MUSIC算法对铝板中的缺陷定位比传统MUSIC算法更精准。     

基于CCD的管内移动机器人管道缺陷检测系统

设计制作了一种独立轮驱动直进式管内移动机器人，适合于Ф131mm管径的金属管道，装载CCD图像采集系统获得管内壁图像，图像存储在PC机上采用数字图像处理技术进行后续处理，实现管内腐蚀、裂痕和涂层损坏等缺陷检测，并得到了很好的实验结果。     

基于兰姆波的大型罐体液位定点检测方法

导出薄板单面液体负载时的兰姆波特征方程,并计算出其频散曲线.根据兰姆波中某些模态的特征参数对液体敏感的特性,提出并实现了一种利用超声导波技术实现大型罐体液位定点检测的方法,并给出试验结果.结果表明,液体负载对相速度频散曲线、能量速度频散曲线影响不大,对衰减频散曲线影响较大;试验结果与理论吻合;该方法可用于大型罐体的液位定点检测.