基于横波直探头的管道缺陷周向导波检测技术

围绕厚壁管道的检测问题,基于横波直探头激励周向导波检测管道典型缺陷,通过改变横波直探头的布置方向激励出不同的周向导波模态,克服了柱面纵向导波对于轴向缺陷不敏感的问题,有效提升了检测效率.将横波直探头沿管道轴向方向进行移动,可实现管道周向的扫描检测,表明横波直探头用于检测管道缺陷时指向性良好,为管道轴向缺陷无损检测提供了方法.     

时频分析在杆中导波传播特性研究中的应用

导波在杆中多模态及频散特性对研究工作带来一定困难,然而利用时频分析可以有效地分析杆中多个模态.本文采用短时傅里叶变换对杆中导波进行了时频分析,时频分析结果与自由杆群速度频散曲线相吻合.表明,时频分析可作为导波在杆中传播特性分析的有力工具.     

液体黏滞系数测量新方法

提出一种利用磁致伸缩传感器在金属杆(探杆)中激励超声导波扭转模态,用于液体黏滞系数测量的新方法。与基于导波波速的理论测量模型(波速模型)相比较,分析基于导波衰减系数的理论测量模型(衰减模型)的优势,并通过数值仿真分析衰减法模型中频率、探杆材料以及直径3个参数对测量结果的影响。根据磁致伸缩传感器系统设计原理,针对被检测液体黏滞系数范围,给出满足系统整体最佳衰减值为1 Np或限制在0.5~5 Np范围内要求的传感器系统最佳设计参数。利用衰减法对不同浓度(质量分数)的丙三醇溶液的黏滞系数进行试验测量,结果显示,试验测量值与传统方法测得的参考值,以及理论模型预测曲线相吻合,表明该方法可用于牛顿液体黏滞系数的测量。     

导波激励/接收压电换能器参数检测电路的设计与实现

提出了一种基于π网络零相位法的测量压电换能器谐振频率、反谐振频率和静电容的新方法,并据此设计研制了试验测量装置,对压电换能器的谐振频率、反谐振频率及自由电容等参数进行测量。经过试验测试,该装置可以实现压电换能器基本参数的测量。     

锚杆超声导波检测用功率放大器的设计

功率放大器是锚杆超声导波检测系统的重要组成部分,但国内还少有满足导波检测要求的功率放大器产品,本文针对锚杆超声导波检测应用特点设计了一种功率放大器。功率放大器采用A类推挽功率放大方式,利用传输线变压器宽带匹配技术,其工作原理为:先将不平衡信号转换为两路平衡信号分别放大,再经平衡-不平衡变换器转换为单路不平衡信号。经测试,功率放大器在1MHz-5MHz范围内,输出电压大于70V,达到设计指标。锚杆长度检测实验表明:功率放大器满足实验要求,其可作为超声导波激励源使用。     

超声导波技术在埋地锚杆检测中的应用研究

分析了超声导波在埋地锚杆中传播的特性。在理论上,对于埋地锚杆,40～90kHz的L(0,1)模态的衰减值在所有模态中最小,传播距离最长;位移模式简单,易于激发;能量速度最大,容易与其他速度较慢模态区别。此段L(0,1)模态可用来对埋地锚杆进行检测。同时建立实验系统,对直径22mm、长2m的埋地锚杆进行检测,实验结果与理论分析相吻合。     

基于LabVIEW平台的锁相放大器在管道泄漏检测中的应用

为了提高干涉型光纤传感器的信号检测能力,开发了基于LabVIEW平台的锁相放大器,并用于Sagnac干涉型光纤管道泄漏检测系统。以解调干涉信号相位,分析了锁相放大器的信号解调原理及泄漏源定位方法,并在泄漏位置为5.0 km处进行了有无泄漏及泄漏定位的实验研究,结果表明.该锁相放大器可以解调出泄漏信号,并能实现泄漏点精确定位.     

集箱管接头内焊缝表面缺陷识别方法研究

针对集箱管接头内焊缝表面缺陷自动检测需要,进行了基于计算机视觉的集箱管接头内焊缝表面缺陷自动识别方法研究。分析了不同焊缝图像的纹理特征,从焊缝图像的灰度共生矩阵中提取出15种可用于焊缝表面缺陷状态表征的特征参数。在此基础上,研究将BP神经网络应用于焊缝表面缺陷自动识别中。分析了灰度共生矩阵的步长、灰度级、神经网络的结构参数及输入特征参数的数量和种类对焊缝图像识别效果的影响,优化出最佳的识别参数。在以上研究基础上,利用优化后的神经网络对内窥镜获得的不同焊接质量的焊缝图像进行了训练和识别。结果表明,提出的基于图像纹理的神经网络识别系统可以很好实现集箱管接头内焊缝焊接状态的自动评价,整体识别率达91%。研究工作为集箱管接头内焊缝焊接质量自动检测做了有益的探索。     

基于反射特性的碳纳米管吸波材料吸波性能检测方法

碳纳米管是隐身技术中的重要吸波材料,不同体积占比碳纳米管吸波材料吸波性能检测与评价是工程应用研究的热点问题.基于吸波材料中电磁波反射特性理论建模,提出利用反射系数表征碳纳米管吸波材料吸波性能的方法,利用等效电阻-电容网络模型,定量分析碳纳米管吸波材料的介电特性;利用层状介质传播模型,分析电磁波在金属衬底吸波介质中传播时的反射特性.不同厚度和体积占比的单壁碳纳米管/聚甲基丙烯酸乙酯吸波材料的反射特性仿真分析结果表明,碳纳米管吸波材料厚度大于1.4 mm时,材料开始具有吸波性,且随着碳纳米管体积占比与厚度的提高,反射系数的中心频率向低频方向偏移.当厚度为2 mm、体积占比为0.5％时,反射系数最小值为-19.07 dB,吸波效果最强;而当厚度为2.4 mm、体积占比为1％时,吸波频带最宽达到5.89 GHz.研究成果为不同体积占比的碳纳米管吸波材料制备与性能检测奠定了理论基础,具有一定的工程应用价值.     

纵波在含有线性粘滞粘接层的粘接结构中的传播

研究了纵波垂直入射上下基体为同种介质且含有线性粘滞粘接层的三层板状粘接结构时声波的反射和透射特性,基于粘接界面的准静态模型(QSM)并结合各向同性线性粘滞体的本构方程,导出了含有粘滞系数和体积弹性模量的纵波反射和透射系数表达式。首先将纵波的准静态模型解和精确解进行对比,研究了准静态模型的适用条件。其次在界面处于不同接触形式(完好连接和粘滞型弱粘接)的情况下,分别讨论了考虑和不考虑界面相对质量对声反射和透射特性的影响。接着分析了粘滞粘接层参数的变化对纵波反射和透射特性的影响。最后在不大于0.1 MHz-mm的较小频厚积范围内简要阐述了如何鉴别界面形式。结果表明,准静态模型适用于较小频厚积的检测;是否考虑界面的相对质量对纵波的反射和透射特性影响不大;在特定的频厚积下,利用纵波的反射或透射系数方法结合准静态模型可有效辨别界面形式。研究成果可为实验时采用纵波垂直入射检测粘接结构提供一定的理论参考。