高频焊螺旋翅片管的制造及在石化工业中的应用

针对带有散热铝片等包覆层结构的铁磁性管道外壁损伤检测问题,发展了一种低频漏磁检测技术.根据包覆层管道的结构特点,研制了管内检测用低频漏磁传感器.通过数值仿真和检测实验,研究了传感器对管外壁不同深度、不同宽度缺陷的检测能力及包覆铝管对缺陷漏磁检测的影响.结果表明：检测信号幅值和谐波畸变率均可用于缺陷尺寸的定量表征,且当包覆铝管内存在感应涡流时,管外壁缺陷引起的漏磁场强度增加,即外加包覆铝管时,缺陷检测信号增大.因此,低频漏磁传感器对实际工况中包覆层管道的外壁损伤检测具有更佳效果.

     

超声导波有限元仿真中吸收边界设置及参数

研究超声导波在复杂结构中的传播或与复杂缺陷的交互作用时, 常需要对其传播过程进行有限元仿真.建立吸收边界抑制边界回波的影响是仿真中的关键问题.在三维模型中实现了阻尼递增吸收边界设置方法, 该方法通过改变材料阻尼系数来有效抑制边界回波.对吸收边界的尺寸、阻尼系数选取等问题进行了研究, 发现吸收边界尺寸为主要影响因素, 其长度需大于2λ才可有效衰减超声导波.本模型应用于求解缺陷散射矩阵, 验证了此吸收边界设置方法的有效性.     

二维蜂窝晶格钢/水声子晶体能带结构

利用平面波展开法研究了钢柱按蜂窝晶格周期排列水中构成二维钢/水声子晶体的能带结构,并详细推导了蜂窝晶格的2种结构因子.基于超声浸水透射技术,沿着第一简约布里渊区2个高对称方向测试声子晶体的带隙.实验结果表明,第一完全带隙频率范围与理论计算结果相吻合.     

基于椭圆散射体的二维三角晶格声子晶体带隙

采用降低对称性改变带隙宽度及位置的思想,以椭圆柱体代替圆柱体构成二维三角晶格钢/空气声子晶体,利用平面波展开法计算其能带结构.结果表明,由于采用椭圆柱体降低了散射体的对称性,从而打开一条新的低频带隙,并且在一定的填充率范围内获得更宽的带隙.此外,散射体截面越接近于圆越容易打开高频带隙;反之,散射体的椭圆截面越扁,越利于打开低频带隙.该研究为声子晶体在低频减振和噪音控制的工程应用方面提供了一种思路.     

利用开口矩形波导探头进行热障涂层微波检测的参数优化设计

利用CST微波工作室(computer simulation technology microwave studio)仿真研究用矩形波导作为探头检测热障涂层厚度的可行性,并对波导探头进行仿真计算,分析提离距离对反射系数幅值和相位差的影响.结果表明,在特定的提离距离时利用反射系数的幅值和相位差都可良好地表征涂层的厚度。     

基于超声原子力显微镜的检测技术及应用研究

随着纳米材料和纳米技术的发展,对纳米级横向分辨率弹性测量及对次表面缺陷纳米范围成像方法的需求日趋增加,而目前传统的测试方法无法满足纳米尺度的弹性及次表面缺陷的检测.本研究提出的超声原子力显微镜技术,将原子力显微镜与超声方法相结合,即通过使原子力显微镜探针的悬臂梁或被测试件作超声振动,实现在纳米或亚微米尺度无损检测材料的弹性性能.本文基于原子力显微镜,通过激励试样底部的传感器,并采用锁相放大器调制出悬臂梁的振幅,构建了超声原子力显微镜系统,理论分析了超声原子力显微镜的悬臂梁超声振幅成像机理,通过实验得到SiOx纳米薄膜的超声幅值影像.     

Chirp信号及其在超声导波检测中的应用

传统的超声导波激励信号为窗函数调制的正弦波信号,其突出优点是频带窄,从而可以最大限度地抑制频散.但是此种信号在扫频测试和多模态、多频段检测中将需要逐次变换中心频率,且为达到较高的信噪比,每次测量采集时均需几十甚至上百次的平均,耗时耗能.提出了线性chirp和Gaussian-chirp2种信号作为超声导波激励信号.线性chirp信号频带宽,通过对其检测接收信号进行后处理,可得到等同于传统的窗函数调制的正弦波信号激励时的检测接收信号,且被调制的正弦波频率可以为线性chirp信号频带范围内任意频率,特别适用于扫频测试和多模态、多频段检测.Gaussian-chirp信号幅频特性与高斯窗调制的正弦波信号完全相同,但单次测量即可达到常规激励信号上百次平均采集的信噪比,测量过程省时节能.实验采用2片置于铝板表面的压电晶片激励产生兰姆波,分别验证了2种chirp信号激励超声导波及其信号后处理方法的有效性.     

基于神经网络的超声导波管道缺陷识别

在役石油管道的腐蚀是造成石油管线运输故障的重要原因,适时检测在役管道是否被腐蚀至关重要。研究了超声导波进行长距离在役管道检测技术,并利用人工神经网络进行管道缺陷的智能识别,通过超声导波设备进行了管道缺陷检测实验,从原始检测数据的信号处理结果中提取出了样本特征值,并建立和训练了一种用于实现管道缺陷识别的BP神经网络。实验表明:使用该网络可进行超声导波管道缺陷的自动识别。     

黏接结构中超声波的能量反射与透射特性

针对黏接结构中超声波的能量反射与透射机理问题,研究了板状黏接结构界面为理想连接时,纵波以不同角度入射下的声波与界面的相互作用.分析了入射角度、频厚积对声波能量反射与透射特性的影响.结果表明:当纵波垂直入射时,不发生波型转换;随着频厚积的增大,纵波的能量反射与透射系数曲线出现明显的周期性谐振.当纵波倾斜入射时,波型转换会发生;随着频厚积的增大,纵波与横波的能量反射与透射系数无周期性谐振现象.当入射角小于90°时,纵波的位移势反射系数始终大于能量反射系数,而横波的位移势反射系数与能量反射系数曲线随着角度的增大会出现交叉.     

管道导波检测中传感器数量和频率特性研究

为了有效地检测管道缺陷,使用PZT传感器在管道中激励并接收超声导波,采用轴对称激励接收的方法,通过多组实验研究了导波在一定频率范围内管道端部与缺陷的第1次反射回波的幅值大小与频率之间的关系,分析了传感器中探头个数对信号大小的影响,确定了激励导波的最佳频率范围.实验表明,反射回波幅值的大小与传感器的固有特性有关,有缺陷管道检测与无缺陷管道检测的最佳实验频率一致,可以考虑以无缺陷管道的最佳实验频率作为频率选择的参考.