基于时间反转的管道导波小缺陷检测数值分析

为克服现有导波检测技术对管道小缺陷检测的不足,给出了一种基于时间反转理论的管道缺陷超声导波无损检测方法.通过对含有裂纹及孔型小缺陷的管道进行数值模拟,进一步说明了在管道导波检测时,时间反转的方法可以实现超声导波在时间-空间上的聚焦,令由于缺陷而产生的多个转换模态同时到达缺陷位置,使原本分散在各导波模态的检测能量汇聚于缺陷处,增强检测能量,提高对小缺陷的检出能力.     

基于时间反转法的管道周向裂缝损伤检测

目的 研究采用超声导波检测管道中可能存在的周向裂纹的损伤形式,验证时间反转法在管道超声检测中的应用效果.方法 建立了一套试验系统,将不同传感器接收到的声源发射信号,按其时间历程的反向过程重新向介质发射回去,使得信号先到后发、后到先发,同时回到波源处,可以有效地实现声源信号的重构,然后进行参数分析.结果 缺陷深度贯穿壁厚时,导波的反射系数随周向长度的增加而同比线性增加,要比反转前反射系数增加5倍以上,通过分析缺陷周向长度对导波的反射系数的影响,可以近似估计缺陷的尺寸.结论 应用信号时间反转法可以实现信号的聚焦增益,可以提高声波信号在固体介质中的信噪比,对于超声导波在管道缺陷的无损检测的进一步应用,具有很重要的现实意义,对实际工程具有具体指导作用.     

基于LabVIEW的超声导波时间反转信号激励系统

将时间反转信号处理方法运用于超声导波无损检测时,可实现检测能量在缺陷位置的聚焦,从而提高缺陷反射回波信号的分辨率,增强检测效果。本文在LabVIEW环境下设计开发了基于NIPXI5411信号发生器卡和NIPXI5112数字示波器卡的时间反转信号激励系统,通过单传感器单独激励时间反转信号后再叠加的方式实现近似时间反转导波检测。实验表明,该激励系统能有效地解决时间反转导波检测过程中的信号激励问题,具有较好的应用价值。     

超声导波管道缺陷检测数值模拟

介绍了超声导波检测技术的研究意义、发展现状、导波检测的基本原理和激励频率的确定。应用ANSYS有限元分析程序建立管道模型,删除模型中部部分单元模拟切槽缺陷,施加端部激励载荷产生L（0,2）和T（0,1）模态导波,模拟超声导波的传播及遇到缺陷的反射回波情况,通过对接收信号的分析,较为准确地定位了缺陷位置。     

扭转模态导波检测管道纵向缺陷的数值模拟

为了评价超声扭转模态导波对管道纵向缺陷的检测能力,采用有限元方法进行了数值模拟研究.建立了带有纵向缺陷的管道有限元模型,激励和接收了扭转模态的T(0,1)导波,获得了缺陷长度与反射系数之间的关系曲线和回波信号在管道圆周方向的分布规律,并提出了采用T(0,1)模态导波检测时,对纵向缺陷进行周向和纵向定位的方法.结果表明,32.6 kHz的T(0,1)模态导波对管道上的纵向缺陷比较敏感,在缺陷所对应的圆周位置上,导波的回波幅度最大,而且,纵向缺陷对T(0,1)模态导波的反射系数呈单调增大、然后减小的趋势.     

超声导波技术在管道缺陷检测及评价中的应用

超声导波技术是一种新兴的无损检测技术,由于其检测距离长、速度快、成本低、且可以对常规管道检测方法无法接近的管道进行检测及评价,多用于对带夹具、有套管或埋地管道的检测.笔者对管道超声导波的检测原理,以及超声导波在管道中的传播和衰减特性进行了研究,分析了影响管道超声导波检测准确性的主要因素,并采用纵向和扭转模态导波对一段24,,m长、存在复杂管道特征及人为加工缺陷的管道进行了实验.     

超声导波管道缺陷检测中的温度补偿方法研究

利用COMSOL有限元仿真软件,进行管道建模和缺陷检测仿真,重点研究了温度参数变化对导波波速的影响.仿真结果表明:随着管道温度的升高,管道杨氏模量和超声导波波速均呈下降趋势.研究总结出了管道温度与超声导波波速的关系,并给出减小温度对超声导波波速影响的校正方法,可有效降低管道温度变化对导波检测的不利影响.     

基于时间反转算子分解算法的板中导波小缺陷成像

为进一步提高板中微小缺陷检测成像能力,将基于时间反转算子分解算法引入基于导波的板中缺陷检测成像研究中.该算法能将波的能量重新聚焦在多个极小的散射体上,每个散射体都对应一个显著的特征值,因此,通过对时间反转算子的奇异值分解获得特征向量,并通过将得到的时间反转信号反向传播来单独地对各个散射体进行成像,且提供各个散射体的相关信息.数值模拟结果表明该算法能实现缺陷定位,且小缺陷的成像分辨率明显优于传统时间反转成像方法,有望进一步用于复合板中的小缺陷检测成像研究.     

弯管缺陷超声导波检测的有限元分析

为了利用有限元方法对弯管缺陷进行超声导波检测,阐述了建模、加载及后处理在有限元方法中的具体实现过程,并且对导波在带单缺陷及双缺陷的90°弯管中的传播分别进行了数值计算。计算结果与实验结果基本吻合,表明利用有限元方法可以对弯管缺陷导波检测进行有效的数值模拟。     

时间反转导波激励板卡的设计及实现

为解决时反导波的激励问题,设计并实现了一种适合激励压电换能器产生时反导波的高电压激励板卡.在时反激励板卡的设计过程中,采用交互式状态机实现时反特征信号的快速合成,采用运放电路实现功率输出级电路的驱动,采用差分结构实现高压时反导波输出电路,以保证在实际检测过程中该激励板卡能根据检测要求快速生成所需要的高压时反导波.实际检测结果表明,该激励板卡不仅能驱动压电换能器产生用于常规超声导波检测所需要的窄带高压激励脉冲,还能产生时反检测所需要的高压时反导波.     

管道超声导波检测中信号选取的实验研究

为了研究信号选取对缺陷检测的影响,激励4个不同周期数但中心频率均为120kHz的单音频信号,对长7.12m的管道中的单缺陷进行了检测.检测结果表明,20个周期的单音频信号适合检测该管道中的缺陷.当单音频信号周期数较小时,激励的L(0,2)模态波形较窄,频带较宽,信噪比较低,并且当该模态遇到缺陷后,反射的一些转换模态(如弯曲模态)频散严重,不利于模态识别和缺陷检测.当周期数逐渐增加至一定数基时,L(0,2)模态频带变窄,频散程度变小,信噪比更高,有利于管道的缺陷检测.周期数过多,尽管模态控制较好,但各缺陷回波波形持续时间较长,彼此之间容易相互叠加,反而影响缺陷定位和识别.     

具有自保护功能的超声导波回波检测系统的设计与实现

针对超声导波检测设备采用Pulse-echo工作方式进行结构无损检测时,需检测到数百伏高压激励脉冲的发射时刻和数毫伏至数百毫伏回波信号的特点,设计了具有自保护功能的回波检测系统,该系统主要包括自保护电路、前置放大电路、滤波电路、程控放大电路和A/D转换电路等部分,通过DSP+FPGA构成一种易扩展的方式来实现检测过程的控制.试验结果表明,该系统能实现自保护、检测精度高,具有一定的实用性和推广价值.     

Solution for Hardware-in-the-Loop Radar Netting Simulation Problem by Utilizing Time Reversal Method

A new method of radar netting simulation with hardware-in-the-loop(HWIL)is introduced based on theidea of time reversal. It is the high authenticity,low cost and great simplification in design that the method doesprovide. Along with several paragraphs about the vital features, the model of probability is explained in an analyticalway to find out the feasibility of this method.     

自由锚杆中超声导波的最优激发波研究

为了选择自由锚杆中超声导波的最优激发波,利用组装的超声导波无损检测系统,用R6和R3组成不同组合的探头对1．3m的自由锚杆进行了40～100kHz频率导波测试,周期为1～5。结果表明,最佳探头组合是R6-R6,最优激发波周期为5,最佳测试波频率范围为40～50kHz;再用R6-R6组合5个周期激发波在40-50kHz频率范围进行检测,确定最优激发波频率为45kHz。结果与理论分析基本吻合,可为锚固锚杆和缺陷检测提供依据。     

超声纵向导波进行管道裂纹检测的数值模拟

简述了空心圆管中超声导波的基本理论,用有限元程序ANSYS对管道超声纵向导波裂纹检测进行了数值模拟.管道模型中,以删除单元模拟管道周向裂纹,通过对管道一端端部周向各节点施加经Hanning窗调制的10周期纵向单音频叠加信号,模拟纵向入射应力波,同端接收反射应力波,对含单、双裂纹的管道模型进行了数值模拟,通过裂纹反射波到达时间,可准确地判断出单、双裂纹所在位置,并对模拟结果进行了频谱分析,频域信号显示出管道中存在裂纹时幅值和频率成分的显著变化.     

导波雷达变送器在凝汽器水位测量中的应用

针对差压变送器测量凝汽器水位存在的缺点进行原因分析,提出采用了导波雷达液位变送器的改进措施,解决了长期以来差压变送器测量凝汽器水位波动大的问题。