基于非轴对称激励的管道裂纹时反导波检测研究

为解决目前管道导波时间反转检测方法需采用较多通道同步激励、接收的问题,在分析管中弯曲纵向模态簇导波激发特性的基础上,提出一种基于单一斜探头局部加载激励L(M,2)簇的时反检测方法。通过超声斜探头阵列和自行研制的时反激励/接收板卡验证该方法的可行性,并试验研究初始激励信号的类型、频率及时反窗宽等因素对管道裂纹时反检测效果的影响。结果表明,在不同检测频率,采用窄带和宽带信号进行初始激励,时反后相对时反前缺陷回波幅值均有较大提高,且回波信噪比也有较大改善,能明显区分出缺陷波包。     

基于ARM和Linux的超声导波管道检测系统

针对目前我国基于嵌入式的超声导波管道检测仪器稀少的现状,提出了一种基于ARM9的管道超声导波检测系统的设计方法,进行了硬件的设计、驱动程序和应用程序的开发.硬件部分采用模块化设计,便于开发过程中的测试和后续的开发.使用基于ARM920T架构的微处理器S3C2440A作为系统的硬件平台,选用Linux2.6.30版本的操作系统内核,应用程序使用Qt/Embedded4.5编写.实验表明,系统各部分运行正常,能发射超声导波窄带激励信号,可以对信号进行放大、采样和显示,实现了系统设计的功能要求.     

超声导波虚拟相控聚焦方法研究

虚拟相控聚焦方法是一种新型的超声导波聚焦方法.针对现有时间反转聚焦方法与相控聚焦方法所需的多通道同步激励-接收设备研发难度大且成本高的现状,采用实验室现有单通道设备,利用多次激励-接收所采集的多组数据通过信号处理方法等效出多通道同步设备精确控制激励延迟所产生的相控聚焦效果.通过该方法与时间反转聚焦方法的聚焦效果有限元仿真与实验对比表明,该方法在现有实验设备基础之上,将缺陷回波幅度放大了2倍之多,获得了和时间反转聚焦方法相差不大的聚焦效果,同时,对检测区域进行成像,实现了缺陷的二维定位.     

基于SOPC的管道超声导波检测系统设计

针对国内超声导波检测仪器相对落后的现状,提出了基于单片FPGA设计管道超声导波检测系统的方法。以MicroBlaze软核处理器为控制核心,编写了导波发射专用DDS IP核,设计了完整的硬件平台。对uC/OSⅡ嵌入式操作系统和uC/GUI图形用户界面进行移植,完成了应用程序的开发。系统集导波发射、回波采集、分析处理、实时显示和数据存储等功能于一身。实验表明:各功能运行正常,能方便地应用于管道超声导波检测。     

长距离超声导波技术及典型模拟缺陷检测

介绍了一套管道缺陷模拟试验系统,在一段直径210mm、长30000mm的试验管道上模拟了裂纹、穿孔和局部腐蚀三种缺陷。通过Teletest Focus长距离超声导波检测系统对其进行扫描检测,测试分析结果与缺陷的实际位置和大小可以很好的吻合。     

管道导波检测中的位移圆周分布调制方法

在研究管道导波检测中的位移圆周分布调制聚焦技术时,将存在的缺陷看作一个新的导波源,提出通过截取阵列中各传感器获得的检测信号中的缺陷反射回波及转换模态波包信息,分析该波源造成的波场在检测位置的位移圆周分布,从而得到将检测能量重新聚焦于缺陷所在圆周任一位置所需要的各激励信号幅值系数和时间延迟参数.有限元分析及试验表明,应用该方法,不仅可以减少运用位移圆周分布调制聚焦技术检测时的计算量,还可以灵活地应对检测过程中管道参数、传感器阵列及检测频率的变化,有利于该方法的推广和应用.     

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.     

超声导波在高压蒸汽管道缺陷检测中的应用

为了提高高压蒸汽管道超声检测的效率,研究了超声导波在高压蒸汽管道缺陷检测中的应用。通过试验对比,设计并实践了高频导波换能器,确定了高压蒸汽管道高频导波检测灵敏度,为实现高压蒸汽管道快速检测提供了一种方法。     

埋地管道管体超声导波检测技术的试验研究

介绍超声导波检测技术在埋地管道检测中的应用,采用预制缺陷管道试验和对带防腐层埋地管现场试验进行研究,结果表明,MsS超声导波系统可以用于对有PE胶带防腐层管道缺陷的检测．在埋地涂有防腐层的管道上传播距离较近,宜采用较低的检测频率,MsS超声导波系统的轴向位置精度较高。     

管道缺陷的超声导波检测研究

针对管道缺陷与超声导波交互的特点,为解决在管道超声导波检测中的缺陷定位困难、轴向尺寸无法量化等繁琐和耗时严重等问题,设计了自发自收和一发一收两种管道缺陷的超声导波检测平台,对特定环形缺陷进行管道超声导波检测进行了研究,探究了环形缺陷的轴向长度和径向深度对超声导波检测的影响。结果表明:采用自设计的超声导波检测平台可实现管道缺陷的定位检测及轴向尺寸定量检测,缺陷的轴向长度主要影响缺陷回波的形态,缺陷的径向深度主要影响回波的能量。     

Time reversal method for guided wave inspection in pipes

The application of the time reversal method in pipe-like structures based on finite element method (FEM) is investigated. A steel pipe model measuring 70 mm x 3.5 mm is used to analyze the reflection coefficient of the L(0,2) mode with the time reversal process. Simulation results show that the time reversal array method is beneficial to the improvement of the signalto-noise ratio of a guided wave inspection system. As the intercepting window is widened, more energy is included in re-emitted signals, which leads to a large reflection coefficient of the L(0,2) mode. In parallel, a circumferential locating method based on the time reversal method is described. The time reversal process used for guided wave inspection leads to the temporal and spatial focusing. When the time reversal signals are re-emitted, the angular profile obtained at the axial location of the defect can be used to determine the circumferential location of the defect. Except for a pipe with one defect, the circumferential locating method has been verified on another pipe model with two defects. Meanwhile, the elements number of the time reversal array has been discussed for enhancing the discrimination of the defect circumferential location.     

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。     

磁致伸缩纵向导波管道检测数值建模与分析

检测模型是磁致伸缩纵向导波检测技术发展的基石。现有磁致伸缩纵向导波检测模型存在不包含接收过程和不包含静态磁场计算等不足,难以满足设计优化接收传感器、增强导波检测信号等方面的研究需求。因此,以磁致伸缩纵向导波管道检测为背景,分析激励和接收过程中的控制方程,在此基础上建立了包括激励过程、声场传播和接收过程的有限元模型。分别采用仿真和实验分析了接收线圈的提离效应,仿真和实验结果吻合较好,验证了该数值模型的正确性。     

超声导波在管道检测中信息处理分析研究

本文主要介绍超声导波检测工作原理以及导波检测中信息处理分析的方法,包括缺陷区域定位和疑似缺陷识别、腐蚀程度判断等。通过站场的实际操作表明,运用软件分析处理可以标识管道外形明显特征（如焊缝）的位置,能够对架空管道、埋地管道和防腐层、套管内部管道的腐蚀程度做初步判断,对管道维修起到一定指导作用。     

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.     

Time reversal method for guided wave inspection in pipes

The application of the time reversal method in pipe-like structures based on finite element method (FEM) is investigated. A steel pipe model measuring 70 mm × 3.5 mm is used to analyze the reflection coefficient of the L(0,2) mode with the time reversal process. Simulation results show that the time reversal array method is beneficial to the improvement of the signal-to-noise ratio of a guided wave inspection system. As the intercepting window is widened, more energy is included in re-emitted signals, which leads to a large reflection coefficient of the L(0,2) mode. In parallel, a circumferential locating method based on the time reversal method is described. The time reversal process used for guided wave inspection leads to the temporal and spatial focusing. When the time reversal signals are re-emitted, the angular profile obtained at the axial location of the defect can be used to determine the circumferential location of the defect. Except for a pipe with one defect, the circumferential locating method has been verified on another pipe model with two defects. Meanwhile, the elements number of the time reversal array has been discussed for enhancing the discrimination of the defect circumferential location.     

Ultrasonic focused waveform generation using time reversal acoustic focusing system

Abstract The concept of Time Reversal Acoustics (TRA) provides an elegant possibility of both temporal and spatial concentrating of acoustic energy in highly inhomogeneous media. We explored the possibility of generating acoustical signals with arbitrary waveforms using the TRA Focusing System (TRA FS). A method has been developed to predict TRA-focused ultrasound waveforms and spatial distribution by using the measurements of transfer function of transfer function relating the signal at the TRA transmitter to that at the focusing point. The developed approach for TRA-focused signal waveform prediction from the results of direct signal measurements was tested on ten-channel TRA FS based on aluminum resonator with glued piezotransducers. The TRA FS operated in the frequency band of 100–1000 kHz. The formation of ultrasonic signals with various envelopes was demonstrated experimentally. The calculated and experimentally measured waveforms and spatial distributions were practically identical. We formed triangular, rectangular, and amplitude modulated tone burst signals with different modulation frequencies in the focal region. The level of side lobes in the generated signals was much lower than that for standard TRA focusing.     

钢轨裂纹导波检测的柔性压电复合材料传感技术研究

钢轨裂纹监测是保障铁路基础部件安全的重要研究课题之一.超声导波在钢轨中具有衰减小、传感距离远、检测效率高等优点,可实现钢轨长距离快速检测.传统的超声导波传感器大都采用PZT陶瓷制成,质地硬脆、易碎裂,不能满足钢轨长期在线监测使用要求.本文提出将柔性0～3型PZT/环氧树脂复合材料用作钢轨超声导波传感器,实验研究该柔性压...     

基于高频柱面超声导波的螺栓轴向应力测量

基于金属杆件中高频超声导波的传播特性,提出使用柱面导波高阶不同模态群速度比值的单探头螺栓轴向应力测量方法。使用数值方法求解考虑晶粒散射衰减的Pochhammer-Chree方程,得到了导波群速度衰减系数频散曲线,并分析了其在高频区的传播规律。结合非线性声学以及弹性力学理论,推出基于群速度比值的螺栓轴向应力测量方法。搭建超声应力测量平台,讨论了脉冲超声激励下的实测导波信号特点并提出使用经验小波算法对信号进行模态分解,有效获取了信号中特定模态的群速度。使用该方法以及传统的纵横波声时比法进行了螺栓轴向应力对比标定和测量实验,结果表明前者平均测量误差约为4%,其精度明显高于传统方法(平均测量误差6%)且具有更简便的测量流程。