环境参数变化对管道结构健康检测的导波检测影响探究

文中就周围环境温度和外加载荷对承压管道超声导波结构健康检测的影响进行理论分析,采用ANSYS有限元分析软件进行数值模拟;引入时间反转法增强激励信号在缺陷位置的反射能量,建立周围环境温度和外加载荷参数变化与缺陷回波反射率之间的对应关系,改变缺陷类型并对其影响结果进行比较;理论分析和仿真实验均表明温度和外加载荷参数的变化对检测信号的影响主要体现在波形的时移和反射回波波包幅值的变化上,检测信号的时延随承压管道内压值的线性增大均匀增加,而环境温度的变化对检测信号时移的影响随缺陷类型的不同而不同,为实际导波检测提供参考。     

承压管道磁记忆检测缺陷信号量化数值研究

利用Ansys数值模拟软件,对含埋藏缺陷的承压管道进行磁记忆检测有限元模拟,分析磁记忆信号值在不同缺陷参数、不同应力状态下的变化规律.结果表明,磁记忆信号可以对管道埋藏型裂纹及气孔产生的应力集中进行表征,随着缺陷埋深的减小与内压载荷的增加,磁记忆信号变化幅度增大,法向梯度极值增加.通过法向和切向信号协同分析,可以实现对...     

油气管道弯头缺陷漏磁检测数值模拟研究

为研究油气管道弯头缺陷的漏磁信号特征,利用ANSYS软件进行了管道弯头缺陷有限元数值仿真,获得了不同缺陷漏磁信号,并进行了比较分析,得出了缺陷特征与漏磁场之间的对应关系,为漏磁检测过程中的弯头缺陷参数的定量识别提供了有效依据。     

基于自适应滤波的超声TOFD的近表面缺陷检测

为了解决超声衍射时差法图像近表面盲区直通波与缺陷信号混叠的问题,提出了一种基于自适应滤波的近表面缺陷信号处理方法。采用Comsol软件建立了TOFD近表面缺陷的二维有限元模型,根据超声波传播过程及A扫描信号分析了近表面盲区产生的原因;通过RLS自适应滤波算法分别对距离上表面3 mm和10 mm的仿真信号进行了处理,有效分离出了一维混叠信号中的缺陷信号,经过数值计算得到了误差较小的缺陷长度信息;利用自适应滤波技术对TOFD图像进行了处理,完整地将隐藏在直通波下的缺陷信号提取了出来。研究结果表明:RLS自适应滤波能够有效解决近表面盲区问题,提取混叠在直通波下的近表面缺陷信号。     

涡流检测的数值模拟与缺陷定量分析

将数值模拟与信号分析技术用于涡流检测缺陷的定量分析中。针对差动线圈,检测管子上不同埋藏深度缺陷的模型进行数值计算,得到对应的阻抗平面图。为了识别不同阻抗平面图所对应的缺陷,利用傅立叶变换方法进行了特征量提取,得到了不同的描述符;设计人工神经网络对不同的特征量进行分析识别,变换的傅立叶描述符可用作缺陷定量的有效特征量。     

基于在线检测系统的矿用钢丝绳损伤信号抑噪的研究

在对钢丝绳结构和LF型缺陷分析的基础上,通过漏磁检测技术对钢丝绳断丝损伤数据进行检测。针对输出的损伤检测数据易受到环境和机器信号干扰的现状,采用了小波滤波的数值分析技术,以Matlab仿真软件对损伤输出信号开展抑噪研究。Matlab仿真软件结果显示小波滤波技术能有效地分离出有用的钢丝绳损伤信号波形图,能帮助工作人员及时找到钢丝绳断丝损伤部位,提高了处理安全隐患的实效性,保障了煤矿企业安全生产,研究结果可为矿井钢丝绳缺陷检测数据处理分析提供思路。     

基于分形理论的摩擦焊超声检测缺陷信号识别

采用超声波探伤仪U1traPAC系统对GH4169高温合金摩擦焊件进行检测,针对缺陷信号特点,提出基于分形理论的摩擦焊超声检测缺陷信号的识别方法.运用一种新的分形维数计算方法一归一化尺度计盒维数法对试件超声回波缺陷信号盒维数进行计算,统计分析出三种缺陷信号盒维数范围.并对结果进行方差分析.分析结果表明,有缺陷信号与无缺陷信号有着各自分形维数区间,且不交叠,据此可用来判断缺陷的有无.该方法对摩擦焊件缺陷信号的分类识别有较好的统计特性.     

海底管道缺陷检测线聚焦超声传感器阵列设计

在对线聚焦超声传感器声场进行数值模拟和实际测试的基础上，设计了用于海底管道缺陷自动检测的线聚焦超声传感器阵列。用该阵列对样管中的缺陷进行了实际检测。测试结果表明，该阵列对管道中的轴向裂纹有很好的榆出率。通过对测试信号进行分析，发现信号经二级自适应滤波去噪后，可得到更好的检出效果。     

核反应堆厚壁压力容器焊缝TOFD检测缺陷高度分辨率探究

对壁厚220 mm的核反应堆压力容器焊缝超声衍射时差法（ TOFD ）检测中缺陷高度分辨率进行理论分析,绘制了缺陷高度分辨率随缺陷埋深变化的函数曲线。当缺陷高度小于系统高度分辨率时,提出利用基于傅里叶变换的频谱分析法测算缺陷高度。3个侧通孔（埋深22.5 mm,Ф3.0 mm;埋深40.0 mm,Ф2.0 mm;埋深80.0 mm,Ф2.0 mm）的试验分析结果验证了该方法的有效性。进一步的数值计算结果表明,对埋深182.0 mm,Ф2.0 mm侧通孔的TOFD检测信号进行频谱分析,能够准确确定缺陷高度。     

超声导波在扭转模态下的管道缺陷检测

为了研究扭转模态在不同形状管道中的传播特性和缺陷的检测能力。建立带有缺陷的管道有限元模型,利用有限元软件ABAQUS对T(0,1)模态导波在直管、弯管中的传播过程进行数值模拟研究。导波信号采用汉宁窗调制的正弦信号,激励T(0,1)模态信号。结果表明,最低阶的扭转模态适合于管道的缺陷检测。且50kHz的T(0,1)模态导波对直管、弯管上的缺陷敏感,在缺陷对应的位置上,导波的回波幅值最大,能量也较集中。     

厚截面碳纤维复合材料远表面微缺陷超声检测

为了识别厚截面碳纤维复合材料(CFRP)远表面的微缺陷,使用递归分析方法对超声检测信号进行分析。首先在厚截面CFRP材料上打孔以模拟微缺陷,采用水浸超声脉冲反射法对不同大小的模拟缺陷进行检测。然后选取缺陷位置附近信号段,确定嵌入维数m、延迟时间τ、阈值ε等参数,对各信号段进行递归分析,得到递归图及递归定量分析结果。比较无缺陷信号和有缺陷信号的递归图,从宏观上定性确定微缺陷对超声信号的影响;比较无缺陷信号和有缺陷信号的递归定量分析结果,根据每个递归定量参数的物理意义,对缺陷产生的影响作出合理的解释。最后,使用不同中心频率探头进行实验,确定合适的探头参数。分析结果表明,使用7.5MHz高分辨率超声探头时检测效果最好;当嵌入维数为7、延迟时间为2、阈值为2时,递归图中出现异常白色区域、递归点增多且对角线结构变长,同时所选取的递归定量参数随缺陷增大而上升,表明厚截面CFRP远表面超声信号可能存在混沌结构,而微缺陷的存在会改变原有信号结构。所研究内容为实际微缺陷的定量识别及分类打下基础。     

电涡流相位梯度及其在导电材料缺陷识别中的应用

使用空间域相频谱分析方法,将相位梯度作为缺陷检测信号特征量,对不同类型的缺陷进行检测和分类。数字相敏解调技术用于提取检测信号的相位梯度。采用双空气芯线圈涡流传感器并施加1～10 kHz多频激励信号,对平板金属样件进行表面缺陷、下表面缺陷、内部缺陷的识别及分类。实验结果证明,实验系统可以有效地检测出缺陷,并通过空间域相频谱分析得到可视化检测结果,采用相位梯度作为特征量有效抑制了提离噪声对检测结果的影响。     

压力对管道缺陷磁记忆信号的影响分析

为了分析利用磁记忆检测技术进行管道在线内检测的可行性,需要分析压力对管道缺陷磁记忆信号的影响。在J-A力磁耦合模型基础上得出相对磁导率与应力的数值关系,在Ansys软件中导入相对磁导率与应力的关系进行力学与静磁学联合仿真。研究结果表明:缺陷磁记忆信号有两个特点——径向磁场产生最小值到最大值的突变,轴向磁场出现最大值。在压力作用下管道内部背景磁场减小,缺陷磁记忆信号随着压力增大先减小后保持不变,可以利用磁记忆检测技术进行管道在线内检测。     

管道腐蚀缺陷超声导波检测数值模拟研究

简述管道导波检测理论基础.运用有限元分析法,对目前现场检测中应用的L(0,2)及T(0,1)模态导波在管中传播过程进行数值模拟研究.在模型的特定部位删除部分单元模拟腐蚀缺陷,分别对管一端加载轴向和切向瞬时位移载荷模拟L(0,2)模态和T(0,1)模态入射波,计算得到管道的瞬时动力学响应,对回波信号作频谱分析.计算结果表明,缺陷位置可以根据缺陷处回波信号到达时间和波速确定.给出缺陷回波反射系数与缺陷横截面积各影响因素之间的关系曲线,可以近似判定缺陷的几何尺寸.并提出以回波信号对缺陷横截面尺寸大小的综合灵敏度来检测、评价管道腐蚀缺陷的思路.     

基于有限元仿真的涡流探头特性研究

涡流检测在工业生产及设备运行维护等无损检测技术领域占有重要地位。文中介绍一种用于无损检测的涡流探头,探头由1个激励线圈与2个接收线圈组成。激励线圈在电压信号的激励下,在试件中产生感应涡流,试件中涡流随缺陷发生变化,接收线圈捕获到涡流产生磁场的变化,以此分辨试件表面缺陷。分别对涡流探头的激励线圈、接收线圈进行理论分析,使用有限元仿真软件Maxwell对传感器进行建模与仿真。采用数值方法分析探头在正弦波电压激励下的工作方式,铝试件与Q235试件表面涡流分布与探头输出特性。仿真分析了涡流效应对Q235材料探头输出的影响。对Q235试件中不同缺陷深度对探头输出电压大小的影响进行了分析。根据仿真结果,进行了探头实物制作,获得了探头在不同缺陷深度的输出信号,通过实验验证了探头对缺陷检测的有效性。     

基于匹配追踪算法的超声导波管道轴向缺陷大小定量分析

超声导波技术因其单端激励、传播距离远,100%横截面检测等特点在长距离大范围结构的无损检测和健康监测中显示出良好的应用前景,但受制于理论及仪器技术目前基本只用于缺陷筛查,超声导波定量化检测技术尚未得到广泛研究和应用。针对导波检测中缺陷大小定量分析问题,提出一种基于匹配追踪算法的管道轴向缺陷大小定量分析方法。通过分析回波信号特性,合理选择字典分解出缺陷回波信号的两端面信号,并通过端面信号计算出轴向缺陷大小。通过有限元数值模拟以及利用MSGW磁致伸缩导波检测仪对人工刻伤的铝管进行算法验证试验,结果表明该算法的误差小于5%。     

钢丝绳缺陷信号的特征量分析与损伤状况的模糊辨识

基于对钢丝绳缺陷漏磁检测原理的分析,建立了一组全方位的钢丝绳缺陷信号特征量。应用模糊信号处理法,对缺陷信号特征量进行辨识,使钢丝绳损伤状况检测的准确性明显提高。介绍了新方法的试验结果。     

基于超声背散射信号递归分析的金属材料微缺陷识别

为了能有效识别金属材料超声检测信号中的微小缺陷回波,使用递归分析方法对检测信号进行分析。通过对超声波背散射信号进行建模,说明其组成要素。在超声检测信号中,缺陷回波信号会对系统的递归特性产生影响。使用递归分析对含0.8mm平底孔人工模拟缺陷的直径为120mm低碳钢棒材试块实验采集的背散射信号和无缺陷背散射信号进行了研究。截取试块检测信号中的背散射信号部分,通过合理的参数选择对其进行递归分析并绘制递归图。通过与实验采集的无缺陷信号的递归图进行对比,发现缺陷信号会在递归图中产生明显的白色交叉条纹带。使用递归定量分析进一步研究了含缺陷背散射信号的递归特征量,结果表明捕获时间(TT)、确定率(DET)与递归熵(ENTR)这三项特征量对缺陷信号比较敏感,在缺陷位置处均会出现明显的峰值。     

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.     

基于小波包分析的超声缺陷信号特征提取

提取超声缺陷信号的特征是超声缺陷识别的重要关键技术之一,它直接影响着缺陷识别的准确性和可靠性.在分析超声检测信号特征的基础上,采用小波包分析来提取信号的特征信息,其基本思想是选取适当的小波基函数对信号进行小波包变换,提取各个频带上的能量构成特征向量,并用基于距离的类别可分性判据对提取结果进行了评价,可分性测度平均值高达97.7%.试验结果表明,该方法对于超声缺陷回波信号的特征提取非常有效.