基于压电复合材料的梳状柔性宽带表面波传感器有限元设计

为检测厚板和厚壁管道表面缺陷。采用1-3型压电复合材料结合有限元方法设计了一种柔性非等间距梳状宽带表面波传感器。首先优化了复合材料参数。当复合材料宽高比小于0.6,压电相体积百分比为70%时为最佳参数。然后采用优化得到的压电复合材料,设计了宽度渐变和厚度渐变的传感器,并进行了频率响应,指向性和缺陷检测模拟。结果表明,设计的传感器-3 dB带宽达到420 kHz,指向性良好,并且能够在不同频率实现缺陷检测。为传感器实物制作提供了理论基础。     

基于虚拟聚焦的板结构兰姆波换能器阵列检测方法研究

针对板结构大范围无损检测问题,发展一种基于软件虚拟聚焦的兰姆波换能器阵列检测方法,即基于相控阵中等相位叠加原理,在无需相位控制硬件系统条件下,通过对换能器阵列接收数据进行软件处理,实现换能器阵列声束的指向聚焦.利用仿真数据,研究阵列直径、阵元数量、声束数量等对虚拟聚焦成像周向分辨率和旁瓣噪声的影响,得出检测结果无明显旁瓣噪声所需要满足的条件为阵元间距应小于检测兰姆波的半波长.基于数值仿真处理结果,进行电磁声换能器阵列兰姆波检测试验研究.结果表明,在选择合适的阵列直径、阵元数量、声束数量的条件下,通过对换能器阵列检测信号进行虚拟聚焦处理,可以实现板结构任意方向特征体(如边界)的识别和缺陷检测.     

基于非参数Snakes的时频重排方法在钢绞线导波模态识别中的应用

为了使信号在时频域内提高聚集性和减少相干项,重排方法在处理非平稳信号中得到广泛应用.然而在传统重排处理后仍存在一些相干项和低信噪比的问题.采用一种基于非参数Snakes的时频重排方法,用于对钢绞线中超声导波信号中的模态识别.结果表明,相对于短时傅里叶变换和传统重排方法,基于非参数Snakes的时频重排方法得到的谱图具有更高的聚集性,且有效提高了信噪比.并且与外围钢丝的群速度频散曲线对比显示,利用该方法得到时频谱图能更准确地反映出主要超声导波模态的信息和各模态群速度变化趋势.因此,利用基于非参数snakes的时频重排方法,可以为提高不同波导结构中超声导波模态的识别能力奠定重要基础.     

基于微观模型分析的承压粗糙界面接触状态超声评价方法

提出一种用于承压界面接触状态超声评价的粗糙界面微观模型。通过对承压粗糙表面微观特性理论分析,建立粗糙界面微观形貌参数与承压界面超声响应之间的关系。开展三种不同粗糙度承压铝界面超声透射试验,得到加载和卸载过程界面透射系数随压力变化关系,进而获得界面接触刚度和非线性系数。研究表明,在较小压力情况下,超声非线性系数对承压界面接触状态评价具有更高的灵敏度。通过对试验检测数据进行非线性最小二乘拟合处理,确定出接触界面微观形貌特征参数,进而计算出接触界面声学特性指标。理论计算得到声学特性与试验结果吻合较好,证明粗糙表面微观模型用于非完好界面声响应预测的有效性。     

利用非线性Rayleigh波检测镁合金厚板疲劳损伤的仿真和试验研究

为在波结构上扩展非线性超声无损检测技术的工程应用范围,提出一种将压电传感器直接安装在试件的边缘激发和接收Rayleigh波的方式,通过有限元数值仿真验证了此方法是有效的.利用此试验系统和方法验证非线性Rayleigh波的累积效应,非线性系数随Rayleigh波传播距离的增加近似线性增长,表明Rayleigh波的非线性特...     

基于权值差除法的MsS超声导波管道检测试验研究

将基于磁致伸缩效应的MsSR3030系统用于管道中的缺陷检测。超声导波在管道中传播速度受管道材质、防腐漆层等因素影响将发生变化,降低MsS-3064型磁致伸缩传感器的方向控制水平,导致管道检测信号中包含异向检测信号。为消除异向检测信号,提出一种权值差除的方法,对正反向检测信号做H ilbert变换,再利用小波函数分解重构得出信号包络线,赋予正反信号包络线一定权值后做减法,可以有效消除不需要的异向信号,提高检测信号的可识别性。     

基于全向型S_0模态磁致伸缩传感器的无参考缺陷成像方法研究

Lamb波具有传播距离远、衰减小等优点,能在板结构中实现大范围、高效率的损伤检测和监测,在无损检测和结构健康监测领域具有极大的应用潜力。针对板结构大范围健康监测问题,为了能周向一致地激励出模态单一Lamb波S0模态,提高缺陷成像能力,基于磁致伸缩效应,设计并制作一种全向型S0模态磁致伸缩传感器,由印刷电路板线圈,圆柱磁铁,圆形镍片组成。试验验证研制的传感器能够在铝板中有效激励出单一的S0模态,并测试其频率响应特性以及全向性,结果表明设计传感器中心频率为365 k Hz,并具有较好的全向性。进一步利用研制的全向型S0模态磁致伸缩型传感器组成稀疏传感器阵列。采用自激自收的方式对铝板结构中缺陷进行检测。利用离散圆弧成像与数据融合算法相结合的方法对多组数据进行处理,消除常规的稀疏传感器阵列成像时对结构健康状况下的信号依赖,无需健康状况下的信号作为参考,实现了在板结构中缺陷的定位和成像。     

超声换能器灵敏度标定的一种新方法-激光超声法

本提出一种利用脉冲激光产生可重复的宽带标准声源,对超声换能器的速度灵敏度进行标定的新方法－激光超声法。简述了激光脉冲产生声脉冲的原理,给出了换能器速度灵敏度的表示方法及标一原理。建立了整套标定装置,并给出了换能器的标定结果。结果表明,该方法可较好地标换能器的速度灵敏度。     

基于PSD技术的孔-孔同轴度测量仪的研制

提出了一种基于PSD位敏传感器技术和DSP数字信号处理技术的位移偏置检测技术,并成功研制了一种孔-孔同轴度测量仪,详细介绍了测试原理,并结合人机界面说明了其使用方法.实验结果表明其测量精度高、位置分辨率高、测量直观性强,能够应用于工厂设备安装和检修中的孔-孔同轴度测量.     

埋地钢质管道外覆盖层缺陷检测与评价系统的开发

以DCVG/CIPS组合检测技术为基础,采用VB与Matlab混合编程的方法,开发了埋地钢质管道外覆盖层缺陷检测和评价系统。详细介绍了软件系统的主要功能模块及实现技术,包括数据存储与查询、缺陷定位、缺陷破损程度评价和覆盖层质量评价等项目。采用小波变换的信号奇异性检测理论,对阴极保护埋地管道通电电位、断电电位和电压梯度检测信号进行处理,实现了覆盖层缺陷点位置的准确定位。提出了基于现场检测数据的覆盖层横向电阻计算方法,建立了基于横向电阻的管道外覆盖层质量状况检测评价系统,并结合工程实践进行了验证。实践表明,该软件操作简便、定位准确、分析评价结果合理,具有一定实用性。