反射系数法微波检测热障涂层厚度的实验研究

为了保证热障涂层的隔热效果,对热障涂层的厚度进行了微波无损检测.检测中探头选用R281A带法兰矩形波导探头,工作频率范围为26.5 ～ 40 GHz.仿真计算利用CST微波工作室(computer simulation technology-microwave studio)软件进行.实验结果表明,在26.5～40 GHz工作频率范围内,反射系数的相位差能良好地表征热障涂层的厚度.并且在高频率段时可以达到相位差变化l°,热障涂层的厚度变化约8μm的分辨率.在28.5～29.1 GHz工作频率范围内,反射系数的幅值也能表征热障涂层的厚度.实验结果与仿真结果基本吻合.     

复合材料板Chirp激励的Lamb波成像技术研究

作为一种快速、高效的无损检测方法,Lamb波技术在结构健康监测领域具有巨大的应用潜力并受到广泛关注。采用线性宽带Chirp信号作为激励信号,替代传统的窄带Tone burst信号。响应信号经过后处理可以解调出其带宽范围内任意中心频率的等效Tone burst响应信号。优化设计一种压电传感器,能够在低频段激励和接收纯净的A0模态。由于A0模态对板中缺陷非常敏感,使信号更便于分析。将这种传感器按照稀疏阵列的形式布置于准各向同性复合材料板上,对模拟缺陷进行检测。通过实验所得Chirp信号的检测数据解调出多个中心频率下的响应信号,结合椭圆成像技术和数据融合方法进行缺陷成像,实现了板中缺陷定位,并且多个频率下响应信号融合后的成像结果具有更高的分辨率、对比度和定位精度。     

低阶扭转模态电磁声阵列传感器研制及其在厚壁小径管中的试验研究

管道检测是发电厂热力设备安全的重要问题,由于高温以及检测区域的限制,常规无损检测方法很难满足电站管道检测要求。低阶扭转T(0,1)模态导波,由于其非频散特性,对管道缺陷大范围检测十分有效。为在管道中实现非接触激励T(0,1)模态,设计并研制了一种电磁声阵列传感器。利用所研制的电磁声阵列传感器,实现了厚壁小径管中T(0,1)模态激励和接收。通过优化电磁声阵列传感器各元件间不同连接方式可知,当各元件并联连接时,不仅提高了所激励信号的能量,还抑制了其它模态产生。同时测试了电磁声阵列传感器的频率特性,并对有周向人工缺陷的样管进行检测。试验结果表明,该电磁声阵列传感器可以实现对样管中周向缺陷的检测与准确定位,为在管道中激励接收T(0,1)模态并实现非接触检测缺陷奠定了基础。     

基于3×3耦合器的环型Sagnac干涉仪管道监测系统实验研究

利用基于3×3耦合器的Sagnac光纤干涉仪分布式 光纤振动传感器,构建管道安全监测系统,实现对长距离输油气 管道沿线进行实时安全监测,判断管道沿线是否有威胁管道安全的行为发生并进 行定位。监测系统采用环型结构 Sagnac光纤干涉仪,利用3×3耦合器对光信号相位有调制作用的特点,无需进行特定的相位 调制和解调,优化了光路,提 高了信号处理精度。给出了光波的相位调制和理想状态下外扰动行为的定位表达式,阐述了 系统的工作和定位原理。根据 光路设计和定位理论建立了Sagnac环型结构实时监测实验系统,开发了监测系统实验软 件,利用选定的扰动信号源, 通过外扰动行为产生的不同频率扰动信号对光信号产生调制,并对所接收的干涉光信号进行 分析和定位的实验研究,实验结果表明,对100～500Hz的外扰动信 号,定位计算结果最大相对误差为1.23%。本文构建的管道监测系 统 不仅能迅速地监测到高频的外扰动信号,还能有效地监测到低频的外扰动信号,为管道沿 线进行实时安全监测和对扰动位置的实时定位提供有效的技术保障。     

压缩机气缸同轴度测量仪的研制

针对往复压缩机安装、维修过程中气缸找正的特点，研制了一种基于DSP数字信号处理技术和PSD传感检测技术的孔-孔同轴度测量仪，介绍了其工作原理和气缸找正方法。     

基于无线传输技术的管道检测控制系统

研制了一套基于无线传输技术的管道检测控制系统.系统采用模块化设计,利用嵌入式计算机技术,设计了泵控模块、压力监测模块、无线传输模块等功能模块硬件系统,并编写了系统接口应用程序和上位机可视化监控程序,实现了上位机对管道压力检测与对供水水泵的控制.利用所设计的系统与实验室现有的管道检测装置进行了管道泄漏检测实验,结果表明系统自动化程度高,性能可靠,实现了管道检测的自动采集与控制,可以用于其他类似应用设备的检测.     

基于振动模态分析的钢轨中超声导波传播特性数值计算方法

针对钢轨等复杂异型波导结构中超声导波频散特性难于求解的问题,本文通过振动模态分析提取出钢轨中超声导波传播特性。基于振动特征频率和波动解互相转化的原理,将振动模态分析获得的特征频率解,转换成波动解,进而提取出钢轨的频散特性。同时,还可以由结构振动分析中获得的变形信息,计算出超声导波的波结构。通过对计算出的钢轨中低阶超声导波模态频散特性和波结构分析,选择出适合钢轨无损检测的超声导波模态类型和频率范围,为后续专用超声导波传感器设计和检测实验提供理论支持。     

薄板涂层结构镍镀层声学特性检测与弹性常数反演表征方法研究

针对表面涂层技术应用中薄板涂层结构材料弹性常数声学表征无损检测方法开展理论和试验研究。基于声学显微镜技术,利用自主研制的宽频线聚焦探头和非常规小尺寸材料超声无损检测系统,进行小步距(20μm)精确散焦测量和大数据量回波信号(601组)数据采集;采用V(f,z)分析方法获取薄板涂层结构材料的试验频散曲线;结合涂层结构材料声波传播特性分析及理论建模结果,改变纵波波速和横波波速获得不同的理论频散曲线,通过理论频散曲线与试验测量结果的曲线拟合,获取涂层材料声波波速,进而反演材料的弹性常数(如泊松比和弹性模量)。多厚度镍镀层试验测量结果与理论值相吻合,表明测量分析方法可行、结果可靠。该研究成果为涂层材料力学性能无损检测和质量评价奠定了基础。     

用Born近似法对杆中球型缺陷的重构

为了用三维线弹性动力学的反演方法重构弹性介质中散射体的形状,推导了散射场缺陷体积型积分的表达式．并在远场散射幅值的积分表达式中引入了Born近似,进而用散射幅值的三维逆Fourier变换重构缺陷的形状．给出了杆中球形空穴缺陷几何形状重构的数值结果．     

基于时间-空间变换的超声导波检测新技术研究

超声导波的频散和多模态特性,对超声导波检测的效果和检测范围有很大的影响。在分析超声导波时间-空间传播特性基础上,建立了超声导波检测的空间表述模型。由于考虑了导波传播过程中的频散特性,空间表述模型减小了频散对导波检测波形的影响,提高了检测系统分辨率,并可以直接获得结构中特征体信息,如端面、缺陷的位置等。实验结果表明,该技术可以大大提高超声导波检测范围和检测效果。