超声导波在钢管中的传播特性

根据有限元理论,通过建立钢管的3D模型,模拟超声纵向导波L（0,2）在钢管中的传播模态。在弹性动力学的基础上,分析得出了超声导波在钢管中传播时存在着多模态和频散特性。根据钢管的频散曲线选取了激励L（0,2）模态的高频信号的频率,利用有限元软件ANSYS／LS--DYNA进行仿真。根据仿真结果中回波信号时间计算得出的波速结果与频散曲线的值相符;通过查看两个节点的位移时间历程曲线图,验证了导波在传播过程中存在的衰减和多模态现象。     

基于模态分离的圆管裂纹超声导波无损检测

针对传统的导波检测信号处理方法对微小缺陷不敏感的问题,利用轴对称导波在遇到不对称结构时会转换为弯曲模态的特性,基于不同模态其振动幅值和相位也不同的原理,通过对混合模态数据进行特征匹配实现对混合数据的分类,进而将各模态的数据分离;以某一特定参数的圆管为例,通过有限元仿真对此方法进行验证。试验结果表明,回波信号中的各弯曲模态都能够被很好的提取,利用分离出来的模态数据能够很好地判定空心圆管中缺陷的存在性和轴向位置,表明该方法能够对圆管中存在的微小缺陷进行检测和定位,为传统线性超声导波检测微小缺陷提供了新的方法。     

超声导波管道表面激励接收的仿真分析

目前已有的超声导波激励模型均是在管道端部截面处施加瞬时载荷。然而,实际检测中,导波探头一般安装在管道外表面。为此,本文使用Ansys LS-DYNA显性动力学模块建立管道3-D模型,分别在管道表面施加汉宁窗调制的位移荷载和力载荷,可以成功地激励出轴对称纵向模态导波。仿真信号的波速接近理论值,缺陷定位准确。该方法很好地从声场角度对压电导波和电磁超声导波进行仿真分析,也为非轴对称局部加载激励导波的数值模拟提供了方法。     

超声导波模态识别方法比较

模态转化是超声导波缺陷检测的重要表征之一,因而确定超声导波的模态在超声导波检测中有重要意义。采用数值模拟方法,得到利用窄带信号激励梳状换能器,在铝管中产生轴对称纵向导波时,铝管表面的面内位移和离面位移值。对采集到的位移信号分别使用时域法、二维傅里叶变换法以及矩阵束方法进行处理,从中提取存在的导波模态。由处理结果可知,三种方法均能判断导波模态,但其又具有各自的特点和局限性。     

管道导波检测中激发频率的选择及灵敏度分析

采用超声纵向导波对热交换管进行检测。首先利用导波的频散曲线，选定了检测的最佳导波模式L(0，2)，然后用位移分布、应力分布及总能量密度分布等选取了用该模式检测特定管道的频厚积，最后通过试验分析了管道导波检测的灵敏度。试验结果表明，L(0，2)模式的波长比缺陷尺寸大10倍时，也能非常清楚地检测到缺陷。     

小径不锈钢管超声导波检测

介绍了超声导波检测的基本理论,利用不同数量的压电陶瓷换能器,选用70kHz、10个周期经汉宁窗调制的正弦波信号,对无缺陷和带有裂纹缺陷的8mm×1.5mm的小径不锈钢管进行了超声导波检测,讨论了超声导波的频散和多模态现象。试验成功激发出L(0,1)模态导波,结果表明对于此种小径管,采用两发两收的方式得到的波形会更好,并能有效地检测出一定尺寸的裂纹缺陷。     

铜管超声导波检测试验

根据铜管中轴对称纵向模式导波的频散曲线及L(0,2)模式导波的位移分布曲线,选择频率0.49MHz的L(0,2)模式导波,对带有不同缺陷的铜管进行检测试验。结果表明,L(0,2)模式导波对铜管中各种缺陷均有良好检出能力,缺陷的反射波幅主要取决于缺陷径向和周向尺寸,而缺陷的轴向尺寸对反射波幅基本没有影响。     

管道的超声导波检测试验

介绍了基于斜面入射转换原理的超声导波检测方法,给出了其对不同状况管道的现场检测结果和验证分析。试验和应用结果表明,超声换能器的设计和选择对检出缺陷有直接影响,基于单斜换能器的超声导波技术对管道的腐蚀等缺陷具有较好的检测效果。该方法对在制管道一次检测长度可达1 000 mm,对在役管道直管部分一次检测长度可达500 mm,对在役管道弯管部分一次检测长度可达400 mm。     

钢筋锈蚀状态的超声导波监测试验

为了对钢筋锈蚀进行监测,基于压电超声导波法,采用埋置于混凝土内部贴附于钢筋两端的压电传感器,对电加速锈蚀的纯钢筋和混凝土中的钢筋以及未电加速方式锈蚀的混凝土中钢筋进行主动锈蚀监测。监测结果表明,在钢筋锈蚀过程中,其超声导波信号振幅变化可以明显监测到腐蚀的5个阶段,即钝化脱钝-起锈-脱黏-继续锈蚀-严重锈蚀;且导波信号振幅不随着锈蚀的加深而持续降低,而是具有一定的变化规律。使用超声导波监测包裹于混凝土中的钢筋锈蚀时,可以直接通过测定导波信号振幅不同阶段来区分钢筋所处的腐蚀阶段。该结论为工程实际监测提供了有力的数据支撑和支持。     

基于扭转导波T(0,1)的埋地管道长距离结构健康监测

针对不同变形模式压电换能器激发与接收管道中基频扭转导波T(0,1)的特点,设计了一种一发一收式T(0,1)波压电环形阵列。其中,厚度剪切d₁₅模式的压电圆环用于T(0,1)波的激发,面内剪切d₂₄模式的压电圆环用于T(0,1)波的接收。试验验证了这种换能器激发T(0,1)波的信噪比和T(0,1)波在埋地管道中的衰减。结果表明,该换能器对不同涂层埋地管道的探测距离超过20m,在埋地管道的长距离结构健康监测中具有很好的应用前景。     

超声导波技术检测储罐底板缺陷

在石油、天然气和化工行业中,许多储存腐蚀性液体的大型容器和储罐经过长时间的使用,其底板容易被腐蚀变薄或穿孔。利用超声导波对薄板腐蚀缺陷的快速大面积扫描的特点,使用了多功能超声检测仪的导波对8mm厚度板中人工标准缺陷进行了线性和旋转角度扫查方式检测。采用声信号定位装置进行探头及缺陷定位,给出了缺陷图像。试验结果反映了在一定频厚积条件下激励导波的传播特性和对不同缺陷的检测能力,对现场检测具有实际指导意义。     

空心抽油杆的超声导波检测

利用超声纵向导波对抽油杆缺陷进行检测。将空心抽油杆简化为一管状波导,利用管道中的导波频散曲线,并结合抽油杆的缺陷检测要求,设计出适合抽油杆缺陷检测的传感器,选择合适的导波模态对抽油杆表面上宽1 mm、深1 mm的周向槽进行检测,试验结果表明将抽油杆简化为管状波导是可行的,利用设计的环状传感器激发出纵向轴对称L(0,2)导波模态,有效检出了抽油杆表面的缺陷。     

储罐底板的在役超声高频导波检测

石油、天然气等化工行业中,储罐经过长时间运行后,储罐的底板会出现不同程度的腐蚀变薄甚至穿孔,严重危害生产安全。采用so模态的高频超声导波对模拟储罐边缘板人工试块进行检测,得出不同条件对高频导波检测能力的影响。在实际检测中,成功采用高频导波对储罐边缘进行快速大面积在役检测并发现储罐边缘板的腐蚀缺陷。通过人工试块对比试验和现场在役检测,验证了高频导波对储罐边缘板腐蚀检测的可行性。     

输气管道超声导波检测技术

介绍了超声导波检测埋地管道的特点和应用。重点描述天然气输气站场的在线超声导波检测过程和结果的分析诊断。开挖验证结果与分析诊断结论相符。实践证明,长距离超声导波检测技术是站场快速检测的有效方法,能够在最少开挖和最少剥离防腐层的情况下,全面检测埋地输气管道。检测和分析结果准确可靠,能够作为修复的依据。     

超声导波在液化气管道检测中的应用

超声导波检测正广泛应用于压力管道的无损检测。介绍了导波检测的原理、特色和应用。以液化气管道的导波检测为例进行了现场试验,并以X射线检测复检来确认导波检测的可靠性。对比试验结果证明,导波检测可有效发现焊缝未焊透、未熔合和错口等较大缺陷,并可实现快速在线检测,具有广阔的应用前景。     

压电双晶片直接驱动式伺服阀的研究

提出一种利用压电陶瓷片直接驱动的伺服阀,分析了双压电晶片的静、动态特性,制造了双晶片直接驱动式伺服阀样机.该伺服阀具有高于传统电磁式伺服阀的频宽与分辨率,它的机械结构简单,抗干扰能力强.     

基于钢绞线断丝检测的超声导波传播特性试验

超声导波技术已被成功应用于钢绞线单处断丝检测。然而,实际工程中钢绞线经常发生多处断丝,使用导波检测时,由于钢绞线结构的特殊性和多处断口的存在,使得导波的传播极为复杂。提出在钢绞线同一根钢丝中制作三处断口,通过设计试验获取不同条件卞检测信号的方法来研究导波的传播特性。分析了脉冲信号的衰减和断口回波信号的变化,结果表明：由于钢绞线钢丝之间接触应力的存在,导波遇到某根钢丝中的断口时会发生部分反射,从而降低了导波向前传播的能量;通过断口之后,钢丝之间的能量泄漏使得导波继续在已断钢丝和其他钢丝中同时传播,有利于检测同根钢丝上的其他缺陷。为导波检测钢绞线实际存在的多处断丝奠定了基础。     

新型换能器式大力矩超声波电机的研究

超声波电机是一种利用压电晶体逆压电效应获得驱动力矩的新原理电机,它与由电磁作用获得转矩的电磁电机工作原理截然不同。针对目前超声波电机输出力矩小的不足,提出了一种新型换能器式大力矩超声波电机结构。对电机的运行机理进行了分析,并利用有限元软件ANSYS分析了电机定子的振动特性和阻抗特性,同时提出了一种振子间解耦的方法。通过实验得到了电机的运转特性,在预紧力为13N时得到电机最大输出力矩为2.8N.m。