探测激光超声信号的Fabry—Perot干涉仪及测试系统的研制

本文自行研制了一台Fabry—Perot干涉仪及其用于探测超声信号的测试系统。利用该系统对非光学表面的铝板和铜板实现了nm级窄脉冲激光超声信号的非接触式检测,其信噪比足以满足进一步信号处理要求。     

无线机电阻抗结构健康监测系统软件开发

机电阻抗技术是一种新兴的非参数结构健康监测方法,对结构局部微缺陷比较敏感;为了实现基于机电阻抗技术的结构健康监测,采用Visual C++和Matlab混合编程的方式设计和开发了系统监测软件;该软件用于控制现场的无线智能机电阻抗传感器进行数据采集,同时对测量数据进行处理,根据损伤评估算法评定结构健康状况;软件采用Visual C++编写系统人机交互界面和通信接口程序,采用Matlab编写数据处理和损伤评估算法,同时图形化输出运算结果;将两者的优势有机结合,从而缩短了软件的开发周期。     

超声导波电磁声换能器的研究进展

超声导波具有检测范围大、检测效率高等优点,广泛应用于板、管等典型波导结构的缺陷检测.作为超声导波换能器类型之一,电磁声换能器(electromagnetic acoustic transducer,EMAT)得到广泛关注和快速发展.综述了近20年来超声导波电磁声换能器的研究进展.主要包括:针对板和管结构超声导波检测的单模态EMAT结构设计;用于提高激励导波的能量和模态单一性的EMAT线圈与磁体结构参数的优化,针对非金属材料检测的新型贴片式EMAT的结构设计;阵列技术在EMAT性能优化上的应用和在缺陷定位和成像上的应用.     

管道中激励和接收扭转模态导波专用探头的研制与应用

超声导波检测技术是一种新兴的无损检测方法。扭转模态是管道中超声导波的模态之一,可以检测各类缺陷。采用厚度切变型压电陶瓷作为敏感元件的探头,其外形尺寸为20 mm×10 mm×20 mm,在4 m长的钢管中进行了扭转模态的激励与接收试验。结果表明,该探头能够有效地激励和接收扭转模态,抑制了其它模态导波的干扰。     

基于微磁检测技术的钢杆淬硬层深度定量预测

为将微磁检测原理应用于钢杆淬硬层深度的定量检测,设计了可同步检测切向磁场强度时变信号、磁滞回线和巴克豪森噪声信号的多功能传感器,从3类微磁信号中提取出共8项特征参数用于淬硬层深度表征.基于逐步回归方法,筛选出显著水平小于0.07的4项微磁特征参数(即矫顽力Hc、切向磁场强度时变信号的3次谐波幅值A3和谐波畸变因子K、巴克豪森噪声信号蝶形曲线的参数H_(cm)),建立了四元线性回归预测模型.该模型对淬硬层深度的预测平均误差仅为3.87%.上述基于多功能传感器的微磁检测方法,可以推广应用于铁磁性杆类构件表面硬化层深度的定量检测.     

基于机电阻抗与超声导波综合技术的复合材料板损伤定位

为了提高检测能力,将机电阻抗与超声导波技术相结合用于复合材料板中损伤检测和定位.基于机电阻抗技术的结构健康监测具有局部灵敏度高、无需模型分析等优点,在新型材料结构的在线监测领域具有独特的优势,例如飞机、航天器上大面积使用的复合材料结构等.超声导波技术具有检测效率高、检测范围广、检测速度快等优点,特别适合板状结构的健康监测.该机电阻抗与超声导波综合技术将机电阻抗技术的局部灵敏度高与超声导波检测技术的范围广的优点相结合.结果表明:局部均值成像算法和数据融合算法可用于复合材料板结构健康监测的数据处理和融合,实现了整个复合材料板中缺陷的定位及成像.     

锚固条件下矿用锚索中纵向导波传播特性的实验研究

实验研究了矿用锚索的锚固段长度对纵向超声导波L(0,1)模态的衰减与群速度的影响。首先,通过简化为细直杆的钢丝中纵向超声导波的频散曲线分析了无锚固矿用锚索中该模态的传播特性。然后采用厚度振动型压电陶瓷片在水泥锚固条件下的矿用锚索中进行穿透法的实验,得出频段20-500 kHz内L(0,1)模态的幅值,确定了该压电陶瓷片对水泥锚固条件下的锚固矿用锚索的最佳导波检测频率为280 kHz。在此基础上,研究了280 kHz附近频率点下L(0,1)模态的幅值与群速度随水泥锚固段长度增加的变化规律。最后,对矿用树脂锚固条件下的矿用锚索进行了穿透法的实验,该实验结果与水泥锚固条件下的锚固矿用锚索的实验结果相符合。这些实验为利用纵向超声导波测量锚固条件下矿用锚索的长度奠定了基础。     

分布式光纤传感技术在管道泄漏检测中的应用

分布式光纤传感技术由于能够获得被测物理场沿空间和时间上的连续分布信息,非常适合用于长距离管道泄漏检测。介绍了分布式光纤传感技术在管道泄漏检测中的应用情况和面临的问题,对该技术在管道泄漏检测中的应用前景进行了展望。     

高频纵向超声导波在埋于无限大介质中钢杆的传播特性

从理论上分析高频纵向超声导波在埋于无限大介质中钢杆传播的特性.根据在杆状波导中传播的超声波具有频散现象及多模态特征,选择特定频率下的单音频信号激励超声导波,使其衰减最小,能传播较长距离;能量速度最大,最先到达,从而可与其他速度较慢的模态相区别.说明此频率下的纵向模态可用来对埋于介质中的钢杆进行检测.同时建立试验系统,对直径22 mm、长度1 m的埋于水泥中的钢杆进行检测,并对结果进行时频分析,试验结果与理论分析相吻合.     

基于兰姆波的大型罐体液位定点检测方法

导出薄板单面液体负载时的兰姆波特征方程,并计算出其频散曲线.根据兰姆波中某些模态的特征参数对液体敏感的特性,提出并实现了一种利用超声导波技术实现大型罐体液位定点检测的方法,并给出试验结果.结果表明,液体负载对相速度频散曲线、能量速度频散曲线影响不大,对衰减频散曲线影响较大;试验结果与理论吻合;该方法可用于大型罐体的液位定点检测.