管道超声导波检测用磁致伸缩涂层传感器研究

为克服磁致伸缩带材导波检测技术对耦合剂的依赖,又能满足对异形部件的检测需求,本文提出了一种磁致伸缩涂层导波检测的新方法.结合Fe-Ga磁致伸缩合金具有高的磁机械耦合系数,通过热喷涂技术制备Fe-Ga合金涂层,磁致伸缩为32×10-6.在1 m长预置人工缺陷的316L不锈钢管道一端喷涂Fe-Ga涂层,设计磁致伸缩涂层传感...     

纵向导波磁致伸缩传感器信号检测的实验研究

阐述了纵向导波磁致伸缩传感器应用于钢管无损检测中的基本原理.对纵向导波磁致伸缩传感器激励导波和导波的信号检测进行了实验分析,利用磁致伸缩导波无损检测系统在管径为Φ38 mm的完整钢管激励不同频率导波,选择频散特性不明显的激励频率应用于缺陷管道检测,检测信号较好的反应出不同尺寸缺陷.该实验结论和数值计算结果相吻合.     

基于磁致伸缩电磁超声导波的钢板焊缝缺陷检测

针对工业现场使用压电超声波检测焊缝缺陷时需使用耦合剂的问题,研究了通过无须耦合剂的基于磁致伸缩电磁超声对薄钢板焊缝中缺陷进行检测的方法,并且针对电磁超声换能效率低、信号微弱的问题,通过仿真优化了回折线圈结构参数,选择了三分裂回折线圈,并探究了导波频率对缺陷检测灵敏度的影响。仿真结果表明:相比于无分裂线圈,选择三分裂回折线圈后激励信号面内位移幅值提高了94.2%,随着导波频率增加,缺陷反射回波幅值表现出先增大再减小的变化规律。实验结果表明:S0模态Lamb波垂直入射焊缝时,焊缝本身产生的回波与缺陷信号相比相对较小,缺陷检测阈值达到1 mm,缺陷定位误差小于2 mm,证明了电磁超声导波具备检测焊缝中毫米级缺陷的能力。     

用于板结构损伤检测的磁致伸缩传感器

基于铁磁性材料的磁致伸缩特性,提出一种用于非铁磁性板结构损伤检测的磁致伸缩传感器。该传感器分为激励和接收两部分,由8字型线圈、镍带以及偏置永磁铁组成。根据磁致伸缩效应,激励部分在板中激励导波,波在板中传播,遇缺陷及边缘反射,通过磁致伸缩逆效应,由接收部分接收其反射信号。根据反射信号的到达时间和波在板中传播的速度,可判断出板中缺陷所在位置。改变恒定偏置磁场与时变磁场的方向可以在板中激励不同波型的导波。实验结果证明:该传感器设计是可行的,且具有价格便宜、灵敏度高、可与被测结构分离等优点。     

磁致伸缩纵向导波传感器中偏置磁场的优化设计

偏置磁场大小是磁致伸缩纵向导波传感器设计的关键参数之一,最佳偏置磁场的选择受到材料和激励条件的影响,故要求导波检测系统中偏置磁场可调节性好.目前使用的偏置磁场有两种,其中螺线管线圈产生的磁场信号干扰大,信噪比低,永磁体提供的磁场可调节性不佳.为此,提出一种偏置磁场可以调节的结构方案,并通过该方案研制了一种可以调节的偏置...     

开放磁路式磁致伸缩导波传感器原理的实验研究

磁致伸缩导波技术具有单点激励即可实现长距离检测的优点,但在检测非铁磁性构件或端部外露构件时面临难题.在分析已有磁致伸缩导波传感器检测原理的基础上,提出首先利用磁致伸缩效应在铁磁性波导管中产生导波;然后通过端部将其传入构件实现检测的原理,构建了开放磁路式磁致伸缩导波传感器原理的研究实验平台.采用270 kHz的纵向模态导波,在长2800 mm,壁厚2.5mm的Φ25 mm低碳钢钢管上可检测出0.5mm深刻槽和Φ5 mm的通孔缺陷,且在长2800 mm,壁厚2.5mm的Φ25mm不锈钢钢管上可得到明显的端部回波信号,从而为该传感器进一步应用于非铁磁性或端部外露构件检测提供了依据.     

偏置磁场对Fe-Ga合金磁致伸缩导波传感器性能的影响

利用Fe-Ga合金应变大、驱动简单和磁机耦合系数高的优点制成的Fe-Ga合金磁致伸缩导波传感器是一种新型导波 检测装置,为提高传感器的换能效率,结合Fe-Ga合金材料的非线性本构关系,并且通过实验测量Fe-Ga合金材料的静态特性,初步得到了 Fe-Ga合金材料工作的最佳磁场强度范围,将Fe-Ga合金材料的非线性本构关系耦合到导波传感器中,建立了 Fe-Ga合金磁致伸缩导波传感器激励、传播、接收的模型。通过分析传感器永磁体的提离效应,得出最佳提离距离为2.5ｍｍ,通过对接收电压及应变的分析,得到了传感器的永磁体剩余磁场强度为 1.0Ｔ,选取非均匀分布的静态偏置磁场大小为1.0Ｔ,提离距离为2.5ｍｍ,仿真计算得到接收端的电压峰值为 0.15Ｖ。     

压磁应力传感器差动信号检测电路设计

由于压磁应力传感器结构对称性存在着差异,致使传感器输出信号的零点值调节困难,而传统的电路输出交流信号,不便于信号处理。采取对两组检测信号先整流滤波,再进行分压式比较,使得输出信号直接为直流信号。利用所设计的电路进行了实验,通过调节电位器即可实现传感器零点值的准确调节。通过实验验证了电路的性能,也验证了磁测应力传感器的性能。     

管道腐蚀缺陷超声导波检测数值模拟

超声导波在检测存在多个缺陷的管道时,由于其自身的多模态、频散、遇到缺陷易发生模态转换以及缺陷回波间的相互干扰等特性常常引起缺陷信息的误判,论文采用ANSYS软件建立了L(0,2)、T(0,1)模态激发的管道腐蚀超声检测仿真模型以及相关的数值模拟算法,研究了两种模态的导波与管道上不同类型缺陷之间的相互作用,提出了双向激发超声导波管道腐蚀缺陷检测方法,将正反两个方向激发的导波检测数据叠加,减少了缺陷回波的相互影响,准确地识别缺陷位置和大小,提高信噪比。与仿真结果对比分析,实验结果表明,该模拟算法实现了对超声导波管道腐蚀缺陷检测的精确数值模拟,所提的双向激发超声导波检测方法,不仅提高了缺陷定位的精度,也提高了缺陷大小的识别率。     

漏损管道无损检测的仿真分析

地下供水管道漏损的准确定位问题一直是困扰供水系统和市政建设的难题,它不仅造成水资源的损失,而且对基础设施的破坏较大。目前,提出的探测管道漏损的方法有流量差法、压力差法、化学法和应力波法等,用这些方法来准确定位漏损位置时误差较大,然而声学方法却能有效检测漏损并确定漏损位置。该文利用仿真方法,从声学的角度对此进行了有益的尝试和合理的分析,并利用虚拟仪器技术软件Labview对漏损点的声信号进行仿真分析,对准确定位管道的泄漏位置有很大的指导意义。     

超声导波任意波形脉冲激励源的设计与实现

根据适用于激励超声导波的信号的特征,在改进直接数字频率合成器(DDS)结构的基础上,运用DSP+ FPGA等工具设计出适合导波检测用的任意波形脉冲激励源.该激励源可根据实际检测条件调整激励波形的类型且激励信号中心频率、周期数、幅值、重复频率等参数均可设置.经实验验证,此激励源能生成导波检测所需要的各种波形信号,且能扩展...     

非介入式超声管道压力测量方法研究

现有非介入式超声管道测压方法的不足主要表现在:对测量不同管材、管径的管道压力适应能力差;低压测量误差大;温度、流速波动对测量准确度影响大.论文提出了利用扩大直接测量时间法、间接测量时间法(相位测量法)、共振法、衰减法以改善现有方法的不足.同时建立了涉及温度和流速的压力测量数学模型.为超声非介入式管道压力测量方法改进提供理论借鉴.     

非线性自适应滤波在磁致伸缩导波传感器信号处理中的应用

针对传统滤波算法对磁致伸缩导波传感器信号滤波,存在降噪效果不理想、滤波后信号失真等问题,提出一种基于小波分解的非线性自适应滤波算法。在利用小波分解提取参考噪声的基础上,将神经网络和粒子群优化算法引入传统自适应滤波中,实现了对信号的非线性自适应滤波。以纵向导波磁致伸缩传感器对钢杆的检测信号为例,应用该算法进行滤波处理,结果表明:这种算法能够有效滤除检测信号中的噪声,具有滤波后信号信噪比高、信号不失真、容易实现实时处理等优点,可以实际应用在磁致伸缩导波传感器信号处理中。     

串脉冲超声导波断轨检测技术研究

针对传统的钢轨断轨检测效率低、无法进行实时检测的不足,对串脉冲超声导波断轨检测方法进行了研究.首先为了增强发射能量,同时达到脉冲叠加的目的,研发了脉冲个数、脉宽、间隔均可调的高压串脉冲超声导波发射系统;为了保证接收信号的信噪比和空间精度,用匹配滤波的方法对接收信号进行脉冲压缩.采用研制的串脉冲超声导波断轨检测系统,选用SH导波换能器在钢轨上进行了检测实验.结果表明,检测系统性能稳定,经过串脉冲叠加,使接收信号的幅值约为单脉冲接收信号的3倍,经过匹配滤波后,信噪比得到明显提升.该方法的换能器置于轨腰,能够对钢轨实现在线监测.     

基于STM32与FPGA的导波激励源设计

基于STM32和FPGA设计了一种专门用来进行超声导波管道无损检测的信号发生器.该激励源由STM32、FPGA、D/A转换电路以及低通滤波电路组成.基于DDS基本原理,阐述了超声导波专用DDS模块设计方法,并给出了STM32与FPGA的接口电路、D/A转换电路及滤波电路的设计方法.其中STM32为整个系统控制核心,主要负责送频率控制字,FPGA主要为了产生DDS波形.FPGA输出的数字信号经D/A转换及低通滤波后即可得所需激励信号.实验结果表明输出的信号噪声小、精度较高、频率可调,能方便地用于管道超声导波检测.