基于时间反转的管道导波缺陷参数辨识方法

针对导波检测中的缺陷辨识问题,通过对不同缺陷的时间反转导波检测缺陷反射率随时间反转信号截取窗宽变化关系的研究,确定缺陷散射波场中各导波模态的能量分布规律,并据此提出一种基于时间反转的管道导波检测缺陷辨识方法。在数值模拟的基础上,选择适当的特征参数用于表征反射率—窗宽关系曲线,建立与缺陷特征相对应的关系曲线样本库,并通过聚类分析方法在库中寻找到与待检测缺陷特征最为接近的样本。结果表明,该方法可达到评判缺陷特征的目的,为最终实现缺陷反演奠定基础。     

基于时间反转的单通道管道导波检测新方法

针对现有时间反转导波检测中的多通道时间反转信号激励的问题,通过对时间反转传感器位置与检测信号之间关系的研究,提出一种利用传感器位置差异补偿时间反转激励信号时间差的时间反转信号错时激励方法.在此基础上,通过合理安排各传感器的轴向位置,并采用L(0,2)模态激发缺陷被动波源,可实现单通道的时间反转导波检测,有望解决现有多通道的时间反转检测方法中的瓶颈问题.数值模拟的结果还表明,增加传感器个数和增大时间反转信号截取窗宽均可达到提高缺陷的检出能力的目的.     

主蒸汽管道12CrIMoV钢焊缝的缺陷分析

在锅炉定期检验中发现,主蒸汽管道焊缝存在气孔,并且焊缝硬度偏高。通过对金相分析及安装过程中的资料核实发现,主蒸汽管道该焊缝在安装过程中,存在空冷降温过快,焊后热处理不到位,无损检测不符合要求,是存在缺陷的主要原因,并总结了焊缝的修复及验证。     

基于ACFM分析的在役管道焊缝检测技术

介绍了ACFM分析的原理方法,讨论了管道焊缝缺陷对ACFM检测信号影响的规律,通过制作对比试样及测试分析,对焊缝缺陷和ACFM之间的对应关系进行了研究,ACFM技术可以将缺陷检测出来并能确定深度。通过试验测试及应用表明,此技术速度快,而且测试结果准确。     

用于管道环焊缝缺陷检测的超声相控阵系统

传统超声探伤只能定点聚焦,影响管道环焊缝缺陷检测自动化水平的提高.为此引入超声相控阵技术.本文设计用于管道环焊缝缺陷检测的便携式超声相控阵系统.文章首先介绍系统的构成,然后分析单声束通道的硬件结构及其信号处理过程,实现对探头各阵元发射或接收相位的精确控制.试验表明该系统具有良好的超声发射和回波合成能力.     

基于二维阻抗特征的管道环焊缝缺陷涡流检测

油气长输管道环焊缝处缺陷对管道安全的危害性巨大,管道缺陷造成的事故大部分发生在管道焊接处。目前,对管道进行无损检测(NTD)是预测事故隐患、保证管道安全运行的常用手段,但传统无损检测方法无法有效识别位于环焊缝处等表面形貌复杂位置的缺陷。为了克服传统检测方法的缺点,提出一种基于图像处理和神经网络的嵌入式涡流检测系统。从涡流信号合成的二维阻抗图入手,对其进行霍夫变换和轮廓提取得到特征分量,使用类内散布矩阵筛选分类特性好的特征用以训练基于FPGA加速的神经网络,实现在焊缝基底噪声较大的情况下对缺陷的自动分类与识别。实验结果表明,本系统可以有效识别位于环焊缝处等形貌复杂位置的缺陷信号,正确率可达92%,且系统体积小、功耗低,适合应用于管道内检测环境。     

国外管道焊缝缺陷超声波检测现状

随着新型超声传感器的出现、自动化控制、现代计算机与图像处理技术的发展,焊缝超声波检测已得到越来越广泛的应用.文中介绍了目前常用的超声波探伤方法及国外一些应用于管道焊缝检测的典型扫查器.     

基于Lamb波时间反转法的复合材料损伤检测

为检测复合材料损伤,利用Lamb波时间反转法的聚焦特性,在复合材料布置压电传感器激励和接收Lamb波.时间反转法无需对比基准信号就能快速准确地实现损伤的判别,提出的改进损伤成像方法可实现损伤情况可视化.实验研究验证了检测方法的有效性和改进损伤成像方法的优越性.     

扭转模态在充水管道缺陷检测的实验研究

研究了充水管道中扭转模态的传播特性.通过理论分析可知最低阶扭转模态T(0,1)适合用于充水管道中的缺陷检测.在实验中利用研制的传感器在充水管道中激励出T(0,1)模态,并利用频率50kHz的该模态对4m长充水管道中两种不同类型的缺陷进行了检测.结果表明,利用T(0,1)模态的超声导波可以用于充水管道的缺陷检测.     

非线性声学和时间反转声学在材料缺陷识别中的应用现状评述

介绍了非线性声学及时间反转声学基本原理,综述了国内外非线性声学、时间反转声学以及非线性声学和时间反转声学相结合方法在材料无损检测中应用的研究进展.分析指出,非线性声波对于固定介质中缺陷有很高灵敏度,而时间反转法能实现固体介质中任何一点的声能聚焦.利用非线性声波的缺陷敏感特性和时间反转法的自聚焦特性,实现对缺陷的精确识别和准确定位已成为材料缺陷超声无损检测研究领域的新动向,在工业健康监测、医学诊断、水下通信和地震分析等方面将具有良好的应用前景.     

一种基于宽带激励的虚拟时间反转方法

针对主动Lamb波监测中常见的低信噪比问题和传统时间反转方法降低监测信号空间分辨率的不足,提出一种采用宽带激励求取损伤散射路径传递函数的虚拟时间反转方法并应用于复杂结构的多损伤成像中.理论研究并经实验验证表明该方法不但能够有效实现Lamb波多损伤散射信号在相应损伤处聚焦增强,抑制了边界反射信号和噪声,提高了信噪比,而且与传统时间反转方法相比,提高了损伤聚焦波包的空间分辨率,增强了对于多个损伤的监测能力.最后的成像结果显示虚拟时间反转方法能够改善复杂板结构中两个近邻损伤的成像质量.     

Quality control on crimping of large diameter welding pipe

Crimping is used in production of large diameter submerged-arc welding pipes. Many researches are focused on crimping in certain manufacturing mode of welding pipe. The application scopes of research achievements become limited due to lack of uniformity in theoretical analysis. In order to propose a crimping prediction method in order to control forming quality, the theory model of crimping based on elastic-plastic mechanics is established. The main technical parameters are determined by theoretical analysis, including length of crimping, base radius of punch, terminal angle of punch, base radius of die, terminal angle of die and horizontal distance between punch and die. In addition, a method used to evaluate the forming quality is presented, which investigates the bending angle after springback, forming force, straight edge length and equivalent radius of curvature. In order to investigate the effects of technical parameters on forming quality, a two-dimensional finite element model is established by finite element software ABAQUS. The finite element model is verified in that its shapes error is less than 5% by comparable experiments, which shows that their geometric precision meets demand. The crimping characteristics is obtained, such as the distribution of stress and strain and the changes of forming force, and the relation curves of technical parameters on forming quality are given by simulation analysis. The sensitivity analysis indicates that the effects of length of crimping, technical parameters of punch on forming quality are significant. In particular, the data from simulation analysis are regressed by response surface method (RSM) to establish prediction model. The feasible technical parameters are obtained from the prediction model. This method presented provides a new thought used to design technical parameters of crimping forming and makes a basis for improving crimping forming quality.     

基于超声透射时差法的金属棒缺陷检测研究

本文提出了一种基于超声透射时差法检测缺陷的方法。首先对超声探头的声场特性分析研究,完成回波信号的转换和调理;然后控制时间数字转换器,得到回波信号的时差值;将采集到的不同时差值进行算法分析,并用数字信息量化出缺陷值,最终转化为可视的二维数据图。通过设计的系统对黄铜棒进行缺陷检测,采集的回波信号时差值的分辨率可达125 ps,缺陷测量误差小于±0.01 mm,径向和轴向分辨率可达0.007°,最大测量直径30 mm。实验结果表明缺陷检测系统具有较高的稳定性、可靠性和灵敏度。     

应变法测量焊接箱形梁焊缝材料的断裂韧度

针对起重运输机械领域测量焊接箱形梁焊缝材料断裂韧度研究方法少的问题,应用断裂力学、材料力学和数值分析理论进行理论推导,得到1种测世焊接箱形梁焊缝材料断裂韧度的试验新方法--应变法,并采用该方法测量了Q235钢板制成的焊接箱形梁焊缝材料的断裂韧度,为研究焊接箱形梁的裂纹扩展、载荷限制和断裂判断问题提供良好的支持.     

一种基于远场涡流的管道大面积缺陷定位检测方法

在管道大面积缺陷的远场涡流检测中,由于远场涡流信号两次穿透管壁,远场涡流检测信号会两次出现对应于缺陷的特征响应,第1次响应为峰值信号,第2次响应为伪峰信号。峰值信号可实现管道检测处缺陷的正确定位与定量,而伪峰信号会在管道检测处造成错误的缺陷评估。并且,伪峰信号因为缺陷的形状、大小以及检测线圈尺寸而各异,对于缺陷定位、定量分析的影响亦不同。为了去除伪峰信号,首先采用同轴双接收线圈来获取具有时移关系的2个涡流检测信号,并校正2个检测信号由于检测位置以及其他因素造成的差异;然后,采用维纳去卷积滤波器滤除噪声并移除伪峰信号;最后,通过基于远场涡流的双接收线圈检测仪器,测试具有缺陷的管道。测试结果表明,该方法可行,具有很好的实用性。     

无基准Lamb波时间反转损伤概率成像监测方法

根据损伤散射信息进行结构损伤特征参数提取与损伤监测,是Lamb波结构健康监测研究中的最为有效的方法之一,而目前常用的有基准差信号提取损伤散射信号技术在应用中存在实用性差的问题.采用Lamb波时间反转聚焦原理,结合损伤概率思想,提出了无基准损伤概率成像监测方法.利用信号时间反转处理对波源的自适应聚焦机理,消除Lamb波的频散效应;并根据单模式Lamb波响应信号的各波包在时反聚焦信号中的相对时刻,提取损伤散射信号的传播时间,以此计算出结构中各点出现的损伤概率,从而实现对损伤的成像、定位和监测.在金属铝板结构上的实验表明,该方法可在无需基准信号的情况下,较为清晰地分离出损伤散射信号和信息,得到结构各点的损伤概率图像,有助于结构健康监测的实用化.     

微型晶振平行缝焊平台误差建模及分析

平行缝焊平台的误差分析对于微型晶体谐振器封装质量具有重要意义。针对平台的精度需求,分析了误差源,确定了误差传递主路径;基于误差的传递规律以及平台结构特点,改进了齐次坐标变换方法,建立3个特征坐标系,并分析加工误差和装配误差对平台位置误差的影响;建立平行缝焊平台中X-Y平面和Z轴方向零件装配时的误差模型,并基于这两个基本模型建立平行缝焊平台的位置误差通用模型;通过MATLAB软件上对所建立的误差模型进行仿真分析,验证了模型的正确性,并在满足重要尺寸精度要求的前提下,求得了允许的误差变化范围。     

冰勺表面缺陷检测方法研究

冰勺表面缺陷包括严重缺陷和轻度缺陷。严重缺陷检测技术比较成熟,而轻度缺陷检测存在漏检和误检的博弈。严重缺陷属于不能出售的废品,轻度缺陷中劈裂和污染也是废品,而节子、矿物线、腐朽和色差属于合格品,售价低于无缺陷的优良品。针对轻度缺陷检测提出一套解决方案：首先提取冰勺轮廓,定位冰勺表面区域,然后对冰勺表面进行预处理,利用最小二乘法拟合的直线方程与预处理后灰度值数据相减,计算偏差。通过最小二乘法迭代拟合求取正常表面偏差值,从而计算其标准差,最后基于3σ准则提取迭代前的异常数据即缺陷。以上算法可检测出小面积轻度缺陷,针对大面积腐朽、色差等缺陷通过基于灰度峰值水平直线方程计算偏差来提取缺陷。两种方法相结合检测冰勺表面缺陷。所研究的冰勺表面缺陷涵盖了冰勺生产工业中主要的表面缺陷类型,包括节子、矿物线、劈裂、污染、腐朽和色差等。在自建的图像数据库上做算法测试。结果表明,本文方法漏检率仅为1.27%,误检率降低至3.85%,具有实际应用价值。     

钢板声发射时间反转聚焦增强定位方法

声发射检测方法具有实时动态监测优点,应用越来越广泛,但是对声源的定位始终没有更大的突破。在钢板声发射检测中,提出一种基于时间反转理论的声发射源准确定位的方法。由于声发射检测是一种被动检测技术,结合时间反转聚焦理论,推导出对声源信号实现时间反转聚焦增强处理方法,可增强检测信号中声源幅值,提高信噪比;然后根据声源信号到达时间推算出声源聚焦时刻,利用弹性波传播理论对传感器监测区域重建信号传播波动图,显示出声源位置和区域;最后通过实验测试对该方法进行验证,结果表明该方法能有效提高损伤声源信号的能量,对检测区域的信号重建和定位显示准确地给出损伤声源位置。     

基于主动式全景视觉的管道内部缺陷检测方法

针对管道内表面检测空间受限的约束以及同时需要检测管道内壁功能性缺陷和结构性缺陷等需求,基于主动式全景视觉检测原理提出了一种既能视觉检测管道横截面几何尺寸又能获取和分析管道内壁表面缺陷的管道内部全方位视觉检测方法。利用携带有主动式全景视觉传感器的爬行机器人进入管道内部,分别实时获取内壁全景图像及激光横断面扫描全景图像。本文重点介绍基于管道内壁全景图像的缺陷检测方法,对管道内壁全景图像进行展开、预处理并提取管道病害区域的几何特征,最后判定缺陷类别及危害程度。经本文方法获取的缺陷几何特征实验数据验证,管道内表面存在的较为普遍的裂缝、腐蚀缺陷几何特征差异明显：腐蚀缺陷的圆形度较大,而裂缝缺陷的圆形度趋于0;腐蚀缺陷的凸度普遍大于裂缝缺陷;裂缝缺陷由于弯曲程度不同其边界离心率变化率大,而腐蚀缺陷的边界离心率趋于1。实验结果表明：该系统能够有效提取疑似缺陷区域并计算各几何特征,可通过合适的阈值判定其所属类别,为管道内表面缺陷检测提供了一种新的手段。