探测激光超声信号的Fabry—Perot干涉仪及测试系统的研制

本文自行研制了一台Fabry—Perot干涉仪及其用于探测超声信号的测试系统。利用该系统对非光学表面的铝板和铜板实现了nm级窄脉冲激光超声信号的非接触式检测,其信噪比足以满足进一步信号处理要求。     

无线机电阻抗结构健康监测系统软件开发

机电阻抗技术是一种新兴的非参数结构健康监测方法,对结构局部微缺陷比较敏感;为了实现基于机电阻抗技术的结构健康监测,采用Visual C++和Matlab混合编程的方式设计和开发了系统监测软件;该软件用于控制现场的无线智能机电阻抗传感器进行数据采集,同时对测量数据进行处理,根据损伤评估算法评定结构健康状况;软件采用Visual C++编写系统人机交互界面和通信接口程序,采用Matlab编写数据处理和损伤评估算法,同时图形化输出运算结果;将两者的优势有机结合,从而缩短了软件的开发周期。     

超声导波电磁声换能器的研究进展

超声导波具有检测范围大、检测效率高等优点,广泛应用于板、管等典型波导结构的缺陷检测.作为超声导波换能器类型之一,电磁声换能器(electromagnetic acoustic transducer,EMAT)得到广泛关注和快速发展.综述了近20年来超声导波电磁声换能器的研究进展.主要包括:针对板和管结构超声导波检测的单模态EMAT结构设计;用于提高激励导波的能量和模态单一性的EMAT线圈与磁体结构参数的优化,针对非金属材料检测的新型贴片式EMAT的结构设计;阵列技术在EMAT性能优化上的应用和在缺陷定位和成像上的应用.     

基于分向半解析有限元法的矩形杆波动特性

为了研究超声导波无损检测的技术核心,利用分向半解析有限元法对矩形杆中超声导波的频散曲线进行计算,求解了几种不同尺寸、不同物理参数的矩形杆中超声导波的相速度和群速度曲线.通过对比得出分向半解析法能够精确求解矩形杆中导波的频散特性;几何尺寸和材料参数的变化对不同导波模态的影响并不相同.最后,搭建试验装置,对具体模型进行试验验证,进一步验证了计算方法的准确性.     

基于机电阻抗法的桁架结构加载状况监测

采用机电阻抗法监测三跨桁架结构加载状况,并利用BP神经网络方法进行结构载荷的定位和定量研究.首先,研究激励频率对压电陶瓷片感知结构变化的灵敏度的影响,并选取最佳敏感频段为190~200 k Hz.然后,测得2个监测节点独立性良好,有助于实现载荷定位监测.最后,将采集到的桁架结构加载时的部分阻抗虚部数据进行合理的数据压缩后作为输入样本.压缩前后的数据对比显示这种压缩方法具有可靠性.建立并训练神经网络,剩余部分数据经过相同处理后作为测试样本对训练好的BP网络进行测试.实验结果表明:基于机电阻抗法,利用神经网络可有效实现桁架结构中载荷的精确定位与定量.     

管道中激励和接收扭转模态导波专用探头的研制与应用

超声导波检测技术是一种新兴的无损检测方法。扭转模态是管道中超声导波的模态之一,可以检测各类缺陷。采用厚度切变型压电陶瓷作为敏感元件的探头,其外形尺寸为20 mm×10 mm×20 mm,在4 m长的钢管中进行了扭转模态的激励与接收试验。结果表明,该探头能够有效地激励和接收扭转模态,抑制了其它模态导波的干扰。     

LY12铝合金早期性能退化下超声非线性系数测量和金相观察

针对材料早期力学性能退化问题,通过试验研究了疲劳加载下LY12铝合金试件的超声非线性系数和微观结构特征变化.结果表明,早期性能退化情况下,超声非线性系数和微观形态随着疲劳程度发生变化.超声非线性测量和微结构观察相结合的方法对于材料早期力学性能退化的疲劳寿命评估具有潜在的应用前景.     

弱粘接结构中谐振频率特性

为了研究弱粘接结构界面波动特性,利用弹簧模型方法研究了水-铝-粘接剂-铝-水多层结构中的波动特性,并利用界面刚度系数的变化研究了反射系数与谐振频率之间的变化关系以及谐振频率的漂移规律,通过粘接层厚度的变化研究了谐振频率阶数的变化规律.理论分析和数值计算结果表明:粘接层厚度较薄时,弱粘接结构的谐振频率出现双峰现象;粘接层厚度较厚时,弱粘接结构的谐振频率将会出现多峰现象,且随着粘接层厚度的增加,粘接结构将会出现多阶谐振频率。     

双层管结构中扭转模态传播特性的理论分析与实验研究

通过分析不同的应力和位移边界条件得到了三种不同双层管结构中扭转模态的频散方程。不同结构中频散方程的阶次也不相同。并进行数值求解,得到相应的频散曲线。对不同双层管结构中扭转模态尤其是T(0,1)模态的主要传播特性进行了分析。然后,利用厚度剪切压电陶瓷片分别在这三种不同的管结构中进行了激励接收扭转模态的实验。实验结果与理论分析较为吻合。结果表明,利用全局矩阵法可以得到不同双层管结构的扭转模态频散方程,并且其频散曲线可用作模态选取的理论指导,用于这些管结构的缺陷检测。     

分布式光纤传感技术在管道泄漏检测中的应用

分布式光纤传感技术由于能够获得被测物理场沿空间和时间上的连续分布信息,非常适合用于长距离管道泄漏检测。介绍了分布式光纤传感技术在管道泄漏检测中的应用情况和面临的问题,对该技术在管道泄漏检测中的应用前景进行了展望。