时频重排方法在管道导波信号处理中的应用

针对超声导波的多模态和频散特性会导致信号波包在结构中传播发生展宽的现象，研究了400kHz时的管道导波时域信号。指出了用时频分析方法可以直观地描述导波信号在传播过程中的能量分布，准确反映主要模态信息和各模态群速度变化趋势，建立与导波频散曲线间的对应关系，并且利用时频重排的方法可以进一步提高分析结果的可读性。     

一种管道中的导波频散计算方法

为了求得管道中导波的频散特性,提出了一种基于有限元的模式分析法来求解频散关系。以导波理论为基础,构建了Navier-stokes方程,采用分离变量法得到Helmholtz方程及泛函形式,并利用COMSOL软件对Helmholtz方程进行特征值的求解,计算结果与半解析有限元法所求得的结果基本吻合,并且能够求解出环状模态,证明了该方法的有效性及求解的全面性。同时,运用导波理论及铁木辛柯梁理论对低频的频散关系进行理论求解,通过对比,验证了模式分析法的精度良好。最后通过位移分量分析了模态的特征,为管道导波无损检测提供了依据。     

兰姆波频散曲线的计算

兰姆波频散曲线是进行兰姆波超声检测的重要参考和依据。对瑞利-兰姆方程进行了分析，给出了无限大板中兰姆波频散曲线的数值计算方法，并采用这一方法绘制了铝板中兰姆波的相速度和群速度曲线。对推广应用兰姆波无损检测有实际意义。     

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。     

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。     

超声导波检测技术的研究进展

综述近年来超声导波检测研究的最新进展。介绍导波在不同材料和结构中的频散特性及与之相关的理论成果。从导渡的结构出发，分析了导波在介质中能量与位移的分布。论述了导波检测技术领域中数值分析方法和信号处理方面的一些新技术。     

单层板频散曲线的矩阵表示及Matlab实现

推导出自由单层板频散方程的矩阵表达形式。通过Matlab编程,采用极小值法对该方程进行数值求解,该方法求解简单方便。并通过斜率法从频率相速度点中确定了所有模态,从而求解出相应的群速度频散曲线。     

Love波频散曲线和波结构曲线及其在覆层材料检测中的应用

以钢基体铜覆层为例,采用Gauss-Newton算法对Love波的频散方程及其位移表达式进行数值分析,借助Matlab软件绘制了相应的频散曲线以及波结构曲线。分析认为,除频散曲线外,波结构是Love波的另一个重要特征;在工程检测中,应根据理论频散曲线和波结构曲线共同确定可采用的模态和频率范围,并进一步通过实验确定具体的检测模态和频率。     

铝合金板材疲劳损伤的非线性导波检测

针对传统线性超声检测技术无法检测疲劳微损伤的问题,提出了疲劳微裂纹的非线性超声导波检测技术。首先,通过检测信号时频分布与频散曲线的对比分析,确定了铝板中的Lamb波模态,据此优化试验参数,并在板中激发单一模态的兰姆波;其次,通过试验方法判断该模态Lamb波的非线性响应条件,确定该模态在激励微裂纹疲劳损伤上的实用性;第三,提取了非线性超声检测特征参数,分析了各特征参数随疲劳周数的变化关系。结果表明:铝板中的兰姆波频散特性会导致基频幅值波动较大,非线性系数随基波变化无法反映真实的微裂纹非线性响应;二次谐波幅值在疲劳损伤初期随着疲劳周数的增大而增大,可用于评价缺陷的微观损伤。     

管中导波的频散计算和缺陷检测

航空结构中不易拆卸的小口径管路和石油输油管道都需要一种高效快捷的损伤检测手段,研究了基于压电传感器的导波技术对中小口径管结构损伤的检测方法。借助Matlab软件求解频散方程,绘制频散曲线,根据频散曲线分析最佳激励频率及最佳导波模态,进一步得到检测信号的激励方法。结合数据处理及损伤定位方法,给出一套管路损伤的导波检测方法。试验结果表明:使用L(0,2)模态导波有效检测出φ25 mm不锈钢管上φ2 mm通孔,检测距离达70 m,使用T(0,1)模态导波有效检测出石油管道上的腐蚀缺陷。     

基于磁致伸缩效应的导波无损检测技术研究进展

概述了国内外基于磁致伸缩效应的导波无损检测技术的研究进展,重点评述了磁致伸缩导波无损检测技术取得的三方面突破,即磁致伸缩传感器技术、导波特性研究和导波信号处理。提出了有待进一步解决的问题。     

基于杜芬混沌振子的磁致伸缩导波信号识别

在无损检测中,磁致伸缩导波技术已得到普遍应用。由于导波在波导中传播时会发生频散,使得信号能量在空间中散播,增加了检测小缺陷的难度。根据导波信号检测的特点,从系统输入输出特性出发,提出了基于杜芬混沌振子的导波信号识别方法。在考虑电磁脉冲的影响下,把钢绞线实验导波信号输入杜芬混沌系统,发现可以通过系统由大尺度周期状态到混沌状态的改变来辨识出小缺陷信号,为提高导波检测精度提供了一种方法。     

导波技术检测管道腐蚀的适用性分析

为研究管道中不同类型腐蚀如何影响超声导波检测结果,以超声导波检测技术理论为基础,对腐蚀检测进行了理论分析,同时加工了标样管,进行导波检测实验。分析结果表明：导波检测技术能检测多种类型的局部腐蚀,缺陷形状和管线结构（弯头、焊缝）对检测效果有重大影响。缺陷面积与管道横截面之比愈大愈易检出,对应力腐蚀和疲劳腐蚀不适宜于用导波检测。     

金属杆锚固系统中导波传播特性的试验研究

根据金属杆的尺寸特性，提出了把锚固金属杆作为波导介质来处理．应用导波方法对金属杆锚固质量进行评价的思想。通过试验时导波在金属杆中的传播特性进行了定性分析，得出了不同频率的纵向导波在同尺寸与不同尺寸金属杆中传播时，其波速改变与振幅衰减的一般规律。在相同的条件下，高频波比低频波的波速要高但其能量衰减较快；同一频率的纵向导波在自由金属杆中传播时，波速比在锚固金属杆中传播时的波速要高，但其能量的衰减幅度较低，根据振幅的衰减程度可定性地确定金属杆的锚固质量。     

MsS超声导波技术在高温管道在线检测中的应用

介绍了采用超声导波技术对高温管线进行在线检测的优势。应用MsSR3030R导波检测系统对在役高温管线腐蚀情况进行了检测,并介绍了数据采集和分析对比的过程及检测数据结果。检测结果证明了导波技术在高温管道检测上具有较高的准确性和实用性,弥补了传统超声检测技术在高温在线检测上的空白。     

超声导波技术在海上管道检测中的应用

介绍采用超声导波技术对近海管道进行检测。该技术可检测,导柱底部或水下管道关键区域。利用专门研制的机械系统可检测海平面下深达500 m的管道。讨论了导波技术检测水下管道及导柱底部的优势及局限性,给出了检测结果。     

利用频散补偿法消除兰姆波频散效应

兰姆波的多模式及频散特性使得其在激励、传播以及信号处理等方面较为复杂。采用频散补偿方法对在钢板中传播10 cm距离的兰姆波信号进行模拟计算。所得信号明显地减小了因频散而引起的脉冲信号拉长。实验对3 mm厚铝板中传播了10 cm的频散信号进行了处理,也得到较好的结果。