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.     

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。     

基于时间反转的管道导波非穿透缺陷检测数值分析

为克服现有导波检测技术对管道非穿透型小缺陷检测的不足,给出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.通过对含有非穿透型裂纹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,增强检测能量,提高对小缺陷的检出能力.利用时间反转导波的空间聚焦特性还可建立时间反转导波的圆周位移分布与缺陷的周向和径向位置间的关系,为实现缺陷的三维定位奠定基础.     

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.     

中厚板结构件激光焊缝水浸聚焦超声检测及缺陷识别研究

利用超声水浸聚焦检测方法对汽车变速箱换挡拨叉激光焊缝内部缺陷进行了检测,提出了一种对中厚板结构件激光焊缝内部缺陷的检测与识别方法。通过构建中厚板结构件超声检测有限元仿真模型,得到了激光焊缝不同缺陷超声检测仿真时域信号;利用傅里叶变换对仿真信号进行频谱分析,并提取了信号时域、频域特征值。通过分析不同缺陷超声检测信号特征值规律可区分激光焊缝不同缺陷类型。结果表明,采用超声水浸聚焦检测方法可检测出激光焊缝中的微小缺陷,通过超声信号频谱分析可以有效地识别不同缺陷类型。     

基于非线性时间反转声学的LY12板材裂纹识别

传统超声方法是根据线性声学原理检测的,这对于疲劳损伤尤其是微小疲劳裂纹的识别,存在灵敏度和精度不高的问题.针对此问题,提出了一种非线性声学和时间反转法联合识别介质中的疲劳裂纹.利用超声换能器、非接触激光测振仪、数字示波器和任意波形发生器等组建了铝合金板材微裂纹试验系统.以LY12铝合金板材为研究对象,研究了单频超声波激励下,试样缺陷处的非线性时间反转声学特征.不同时间反转窗的试验表明:三次谐波信号是表征裂纹存在的最佳时间反转窗.通过对试样裂纹处的逐点扫描获得了LY12铝合金薄板微裂纹位置和大小与三次谐波聚焦峰值幅度之间的关系,根据此研究结果,可以对LY12铝合金板材中裂纹的大小和位置做出识别.     

主动探测型时间反转电磁波聚焦

为扩展时间反转理论在电磁领域的应用,提出了一种基于主动探测的时间反转电磁波聚焦方法.该方法是通过时间反转目标的反射波并在目标搜索域内进行能量搜索来实现重聚焦的.首先,收发合置传感器阵列的一个天线阵元向目标区域发射电磁波信号,该电磁波信号遇到目标后反射,反射后的电磁波被各天线阵元接收并记录.当所有阵元全部完成上述发射和接收过程后,将每个阵元中得到的所有信号相加,并进行时间反转.然后,将各阵元时间反转后的信号虚拟重发到目标域中,则信号能量会在目标处实现重聚焦.根据电磁波的传播特性,给出了主动探测型时间反转聚焦的原理及方法.最后,通过仿真实验验证了主动探测型时间反转可以有效实现电磁波重聚焦的特性.     

发—收互动时间反转检测

研究了有PS(probe source)源发-收时间反转在强混响背景下对目标存在与否的二元假设检验问题.在目标处放一个PS声源产生导引信号,SRA(source receiver array)接收引导信号,对接收到的信号做物理时反(即多路径补偿反波束形成),并对SRA接收到的月标散射回波做接收聚焦(即多路径补偿波束形成),得到聚焦后的目标回波,实现发-收互动的聚焦.对常规BS(broadside)发射检测(没有时间反转)和时间反转检测2种方法各自的性能进行比较.湖上悬浮目标实验数据处理验证了理论分析的结果,并证明时间反转榆测比常规BS发射检测得到更大的信混比,从而提高了悬浮目标的检测概率.     

小型固体火箭发动机药柱的超声检测

为检测小型固体火箭发动机药柱包复层界面脱粘、药柱内部的气泡和裂纹而研制的超声检测机,用聚焦声束对药柱表面做螺旋线式的穿透扫查,根据得到的药柱表面展开图可定位及半定量的判断缺陷。为避免使用耦合剂,研制了专用的充油聚焦干耦合超声探头。实验证明,耦合情况稳定效果良好。本方法对其他非金属材料复合材料亦可做无损探伤。     

有限元仿真的衍射时差法缺陷超声检测研究

材料缺陷检测的缺点是超声信号容易被系统噪声污染,本文提出超声波衍射时差法的有限元仿真方法研究材料焊缝缺陷识别,应用ANSYS软件计算有限元数字模型,确定超声检测过程仿真的加载应用规则,分析直通波、衍射波和底面回波的接收时间,得到声压幅值图像,获取实验信号,并与仿真信号比较,结果显示,采用该方法评估焊缝缺陷大小和位置是有效的。     

基于相控技术的钢板电磁超声检测方法

为了提高钢板中电磁超声回波信号,提出了一种基于相控技术的钢板电磁超声检测方法.研究了相控聚焦技术和钢板中电磁超声换能器的换能机理,通过多阵元组成激发换能器阵列,运用延时法使超声波在目标区等相位叠加,实现超声波聚焦,并在Q235钢板上采用分立式结构进行实验验证.结果表明:该方法有效弥补了收发换能器间声程差引起的相位偏移,激励电压一致时,658 mm处接收的回波信号幅值提高为中心换能器单独激发时的2倍;采用三阵元激励换能器阵列检测方法可实现缺陷处的超声波聚焦,520 mm处缺陷回波幅值提高为中心换能器单独激发时的1.83倍.     

焊缝的超声波检测与有限元仿真

为了避免超声波在检测焊缝的过程中因噪声信号干扰而导致结果的错估,首先采用MUTLI软件中的超声波衍射时差法（TOFD）来检测人为的焊缝缺陷试块,得到准确的A扫图与TOFD图像;然后利用ANSYS软件模拟仿真超声波的检测过程,根据惠更斯原理建立超声波检测的有限元数值模型.将超声波的传播过程看做对试块的加载过程,从不同的节点上施加具有时间延迟的载荷,得到声压幅值图像.对比分析实验幅值图像与仿真幅值图像,两种图像的相似度很高,证实有限元仿真方法有助于超声波对焊缝的检测.从仿真的幅值图像中可以判定实验图像中的干扰信号,对检测结果的误差分析具有很大的帮助.     

砷化镓晶体缺陷显示的可靠性分析

为了提高砷化镓缺陷检测的可靠性,对熔融ＫＯＨ腐蚀性,ＡＢ腐蚀法和超声ＡＢ腐蚀法三种腐蚀方法进行了可靠性对比实验研究。发现超声ＡＢ腐蚀法操作简便,适用范围广,显示缺陷的可靠性和充分性奶高,同时具有分辨能力强,获得缺陷信息量多等特点,是一种值得推广的ＧａＡｓ晶体缺陷检测方法。作者提出了超声ＡＢ腐蚀检测ＧａＡｓ晶体缺陷的检测工艺条件。并提供了部分有代表性的照片,可作有关部门在今后修订国家标准时参考。     

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.     

含缺陷钢管混凝土超声波特性试验研究

在分析了超声波检测的基本原理及缺陷判别方法的基础上,对钢管混凝土质量缺陷的种类进行了模拟试验,并将所得结果付之于具体实践中,即利用超声波检测技术对某钢管混凝土拱桥进行缺陷检测,以验证超声波检测在钢管混凝土缺陷检测中的可行性及模拟试验结果的正确性.对比试验结果,针对超声波检测所得不良结果处进行抽样钻孔查验.查验结果证明了超声波检测所反映的各类缺陷与样品相符,从而验证了超声波检测技术在钢管混凝土结构施工质量检测中应用的可行性和实验所得结果的正确性.     

钢筋与水泥基材料粘结性能的超声波评估方法

为考虑钢筋与一种水泥基材料(HCTM砂浆)之间粘结缺陷与力学性能的内在规律,利用超声波检测技术,考虑钢筋表面形式,粘结不良处初始缺陷程度等参数,建立了超声波参数与初始缺陷参数间的相关关系;通过静力拔出试验,分析了拔出力与锚固界面、钢筋表面等因素之间的关系;并利用三维有限元程序ANSYS进行了数值仿真,将分析结果与实验结果进行对比.结果表明,试验结果与理论分析结果有较强的一致性.