基于声学的木材无损检测技术研究进展

 声学的无损检测方法具有成本低、易于携带、无辐射、检测速度快等优点,在木材领域内广泛应用。阐述了基于声学的常见6种无损检测方法,包括冲击应力波法、超声波速法、共振法、声发射、声-超声和层析成像技术的基本原理,并对其特点进行了分析与比较。介绍了这些方法在木材工业中的应用,包括对木材的物理力学特性的评估、木材内部缺陷的检测。综述了提高检测精度的研究现状,分析了基于声学的木材无损检测研究中存在的困难。展望了木材无损检测设备在信号源、信号传输机理、信号分析与处理、便携性与实时性等方面的发展趋势。     

声振法混凝土路面的声学特征检测研究

为快速而又有效地进行无损检测(NDT),声振法研究了混凝土路面板声学特征变化的关系．利用有限元方法分析了有、无缺陷混凝土路面板的振动频率和振型,用语音数字信号处理技术,实验研究了试件中缺陷对声学特征的影响．理论和实验结果一致性很好,为用声学特征进行混凝土路面脱空等缺陷无损检测提供了理论和实验依据。     

基于增强倏逝波的声透镜光声成像系统设计

光声成像是一种新近迅速发展起来、基于生物组织内部光学吸收差异、以超声作媒介的无损生物光子成像方法。在分析当前光声成像系统中传统声学透镜的倏逝波衰减导致包含图像细节的高频信息丢失的基础上,提出使用负折射透镜,让倏逝波参与成像,突破传统声学透镜的衍射极限,从而大幅提高成像分辨率。同时依据光声效应产生的超声波具有波的特性,在研究中还发展、完善了声学信息系统的相关理论以及三维声成像技术。通过实验对比得到了超越普通声学透镜的生物组织的光声成像效果。     

火车轮裂纹自动在线无损检测系统研究

火车轮作为火车的关键部位，铁道运输部门一直都非常重视火车轮裂纹检测及故障定位研究。自动在线无损检测系统是发现火车轮是否存在裂纹的有效手段，它可有效避免铁路行车事故。该文首先介绍自动在线无损检测系统的设计原理和方法，其次再介绍裂纹声波信号的特点，并根据裂纹声波的特点分析裂纹声波信号、介绍声波信号的识别方法，以准确判别火车轮裂纹声波，最后从自动在线无损检测系统的声发射原理简要介绍声发射信号的接收。     

木材损伤断裂过程声发射信号小波析取

为了获取木材声发射信号波形,采用高速数据采集设备构建了一种多通道声发射信号采集系统,同时,基于Lab VIEW软件设计了相应的信号小波包分析与处理系统。通过三点弯矩试验实际测量多种木材试样损伤与断裂信号,最后,针对不同种类信号的频谱特性得出木材在损伤断裂过程中的特点,实现了对木材损伤断裂过程的在线监控。研究结果表明:三点弯矩试验过程中信号呈现3种形态,可根据不同形态信号分析得出木材具体损伤断裂过程的阶段。     

声发射技术在管道泄漏检测中的应用

传统的管道泄漏检测法如负压波诊断法要求有很强的实时性,常因不能及时捕捉到泄漏信号而造成诊断失败,而声发射检测技术作为一种成熟的无损检测方法,可根据泄漏时流体与泄漏孔隙产生的声发射信号判断泄漏,实现对泄漏信号的连续捕捉,在检测原理上有很大的优势。利用声发射技术对管道泄漏检测进行了试验研究,通过对声发射信号进行时频域分析,实现了对泄漏信号的有效识别。试验结果表明,泄漏发生时的声发射能量主要集中在140-160 kHz,随着泄漏距离的增加,在200 kHz处的声发射能量将产生较大的衰减,从而验证了应用声发射技术进行管道泄漏检测的可行性。     

城市声景观

简要叙述了一系列关于城市声景评价、模拟以及预测的综合研究，这些研究特别着眼于城市公共开放空间，其中声景评价重点研究各种声学、环境、社会、人口、心理、文化和行为因素对声景质量的影响，以及描述声景的主要因素，这部分研究主要建立在一系列在欧洲和中国进行的声景调查的基础上．发展了计算小尺度城市区域的声场模拟模型，包括基于声能的虚声源法、声线追踪法、radiosity法、声线追踪／radiosity综合法，以及城市声场可听化技术，然后利用这些模型对小尺度城市区域的声场基本特征以及建筑设计和城市规划的作用进行了分析．最后，运用人工神经网络技术以及序数逻辑回归技术，提出了一个预测声景质量的模型工具，其输入包括设计的空间和声源情况以及使用者的社会、人口及行为特点等．     

声发射检测技术在管道泄漏信号识别中的应用

对基于声发射技术的管道泄漏检测这一新方法进行了实验研究。从声发射技术的基本理论入手，分析了声发射技术的特点及检测原理，掌握了声发射信号的分析处理方法及源定位技术，然后进一步将声发射检测技术应用于输油管道的泄漏检测，建立了管道泄漏声发射检测模型，并建立了两种泄漏定位模型。对整个检测系统进行了设计，并进行了管道泄漏声发射实验，对管道泄漏声发射信号的特征进行了分析和提取，为进一步的实验研究及现场应用打下基础。     

基于分数阶傅里叶变换的声表面波涂层厚度检测

为了实现对激光激发声表面波时域信号进行频散分析转变为声表面波频散曲线进而对基体-涂层材料涂层厚度的无损检测这一过程,提出了一种基于分数阶傅里叶变换的激光激发声表面波频散曲线获取方法.对时域信号进行分数阶傅里叶变换可以在一定的变换阶次p形成脉冲峰,利用脉冲点的坐标值可以直接获取信号的调频率与中心频率,进而可以计算得到原信...     

玻璃-芳纶混杂织物复合材料板声发射信号传播特性研究

由于对线性缺陷极为敏感,声发射在无损检测技术体系中占有重要地位,是实现从无损检测到无损监测技术转变的重要路径之一.随着材料科学的不断进步,复合材料在工程中的大规模应用给声发射检测带来了新的技术挑战.其中,复合材料各向异性所导致的声发射传播及衰减特性的方向性偏差是当前的研究热点之一.以玻璃-芳纶混杂织物复合材料板为研究对象,通过DS7-8B声发射仪采集"幅值控制型断铅试验"各测点信号,利用最小二乘法拟合得到了"指数衰减假设下"依方向变化的声发射衰减曲线和波速取值规律,并通过对比分析讨论了传播方向对衰减曲线及传播速度的整体影响.     

木材无损检测技术研究历史、现状和展望

 无损检测是以不损害被检验对象的使用性能为前提,应用多种物理原理和化学现象,对材料进行有效检测。它具有检测时间短、方法简便、稳定性高、不破坏木材使用性能、适于连续化生产等特点,已经广泛应用于木材科学和工程领域。通过无损检测研究木材的力学性能,并对木材进行力学强度分等,不仅能了解不同无损检测在力学性能测试中的表现,还能在木材利用率、生产成本和生产效率上带来显著提升,具有重要的理论意义和经济价值。本文介绍了国内外常用木材无损检测技术的基本原理、特点和仪器设备,概述了发展历史和研究现状,从试验研究、仪器开发和实际应用3个方面展望了研究方向和工作重点。     

基于应力波的锚杆锚固质量无损检测研究进展

施工工艺、材料特性、环境与荷载长期耦合作用等因素导致岩土体中锚杆锚固结构产生锚固缺陷,对工程安全构成潜在威胁。对在役锚杆锚固结构开展无损检测是进行锚固质量评估、锚杆质量补强的重要环节。应力波法适应强、发展快,是锚杆锚固质量无损检测技术采用的主要方法。从基于应力波法的锚杆锚固质量无损检测理论、室内模型试验、应力波激振与接收、信号处理与分析、数值模拟方面对国内外锚杆锚固质量无损检测技术研究现状进行了综述。研究表明：中国锚杆锚固质量无损检测技术研究起步晚,但发展迅速;现有锚杆锚固质量无损检测技术较为成熟,可实现黏结型锚杆杆体长度及灌浆密实度检测,但其中仍存在不足,限制了锚杆检测精度与检测长度;针对老旧锚杆服役状态的无损检测方法也较少报道,仍需开展研究。最后结合未来发展趋势对未来可能发展的方向进行了展望,后续研究中,应进一步改进与完善现有理论,研发与升级无损检测技术与设备,拓展锚杆锚固质量无损检测技术适用范围。同时,应构建基于无损检测技术的锚杆服役状态智能评价体系并提出锚杆剩余寿命预测方法。     

飞机结构强度试验中碳纤维增强树脂基复合材料无损检测技术

新型飞机大量使用碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)作为结构用材,为确定CFRP结构强度试验后的最终损伤状态,必须制定相应的无损检测方案与损伤评定方法。针对强度试验后CFRP工件表面粘接物对检测效率的影响、变厚度弧形CFRP结构原位检测损伤识别以及CFRP结构冲击损伤定量基准波选取等关键技术,结合强度试验中无损检测的特点,采用现场检测典型信号分析的方法,提出了CFRP结构强度试验中的无损检测方案和损伤评定方法,最后通过实验验证了检测方案和评定方法的有效性。     

基于相关函数的锚杆智能检测方法

针对锚杆锚固工程中须对锚杆进行无损检测的工程检测要求,提出一种主要基于相关函数的锚杆智能检测方法.首先对采集到的反射信号进行滤波,然后使用近邻聚类算法自动筛选出最优信号以代替传统的人工挑选方式,再将最优信号输入至广义互相关、Hilbert变换算法组成的混合模型中,从而自动地定位出信号突变点并计算出锚杆长度和锚固的缺陷位置.通过实验对该方法进行验证,结果表明相比传统检测方法其对锚杆长度和缺陷位置的检测误差明显降低且使用更方便.     

基于试验模态分析的钢棒裂纹缺陷损伤性

为克服传统无损检测方法检测缺陷成本高、局部化等缺点,采用单输入单输出(SISO)的试验模态分析方法,对直径8mm的不同损伤钢杆进行试验研究.通过对相应动态参数的分析,提取振型应变模态差分曲线为裂纹缺陷直接评价指标.模态分析结果表明,利用此指标能准确地判断实际损伤位置和评估损伤程度,此方法可用于工程结构缺陷的动态无损检测和评估中.     

基于虚拟仪器的脉冲涡流扫描成像无损检测系统设计

面向无损检测仪器图像化发展趋势,设计一种基于虚拟仪器的脉冲涡流扫描成像无损检测系统。首先分析系统的总体框架及其工作原理。重点介绍系统中的扫描机械机构、系统硬件结构及虚拟仪器软件。此检测系统基于LabVIEW成像平台,通过直接对缺陷成像,有助于检测人员更直接地理解和分析缺陷。     

基于FPGA的FSK调制解调系统设计

根据FSK调制和解调的工作原理,提出了一种基于FPGA芯片的FSK调制解调器。该系统采用键控法设计调制器模块,利用过零检测法实现解调器模块。利用VHDL语言在Altera公司的Cyclone系列的EP1C12Q240C6芯片上软件编程,完成了整个系统相应的时序仿真。硬件实验测试表明:FSK解调信号波形和调制信号波形一致,二者之间存在一定的延时,满足系统的设计要求,整个系统具有较高的可靠性和移植性。     

Ultrasonic flaw detection using EMD-based signal processing

The precise detection of flaw echoes buried in backscattefing noise caused by material microstructure is a problem of great importance in uhrasonic non-destructive testing （NDT）. In this work, empirical mode decomposition （EMD） is proposed to deal with ultrasonic signal. A time-frequency filtering method based on EMD is designed to suppress noise and enhance flaw signals. Simulated results are presented, showing that the proposed method has an excellent performance even for a very low signal-to-noise ratio （SNR）. The improvement in flaw detection was experimentally verified using stainless steel pipe sample with artificial flaws.     

基于金属磁记忆的高铁轮对早期故障检测研究

列车安全性检测是铁路机车车辆工程的重要研究课题。轮对是高速列车行走部的关键部件,传统检测模式只能发现宏观存在的缺陷,而不适用于运行过程中的早期缺陷的发现与状态跟踪。为了实现对早期故障的快速识别与轮对寿命预测,针对传统测试方法在早期检测与动态检测方面的不足,提出了全新的动态检测系统,以满足列车运行的安全要求,还对磁记忆信号与该材料所受载荷状态之间的关系进行了大量的试验研究。研究结果表明：在50~150 kN的载荷区间内,试件的磁记忆信号呈单调变化,变化趋势明显;对试件进行疲劳载荷后发现磁记忆信号的原始值及梯度、峭度等信号特征均有所变化,峭度变化较为明显,能够有效反应材料的疲劳状态。采用金属磁记忆技术进行轮对早期故障检测与动态检测,对于保证列车的运行安全具有重要的现实意义,可为无损检测领域的应用提供借鉴。