超声导波检测技术的发展与应用现状

超声导波技术相较于传统超声检测,其优点在于传播距离远、检测效率高且范围广,因而有着良好的商业前景.如今,超声导波技术在管道无损检测领域已有较为成熟的应用,同时也有学者在其他领域开始了相关的探索工作.本文介绍了超声导波的概念及其传播机理,采用与传统超声对照的方式探讨了超声导波在无损检测领域的应用,并结合该技术在国内外的发展现状对其前景进行了展望.     

基于LabVIEW的超声导波时间反转信号激励系统

将时间反转信号处理方法运用于超声导波无损检测时,可实现检测能量在缺陷位置的聚焦,从而提高缺陷反射回波信号的分辨率,增强检测效果。本文在LabVIEW环境下设计开发了基于NI PXI 5411信号发生器卡和NI PXI 5112数字示波器卡的时间反转信号激励系统,通过单传感器单独激励时间反转信号后再叠加的方式实现近似时间反转导波检测。实验表明,该激励系统能有效地解决时间反转导波检测过程中的信号激励问题,具有较好的应用价值。     

管道中面积型缺陷超声导波检测技术运用研究

根据导波产生的原理,研究分析超声导波对金属管道面积型缺陷的检测,实验结果与其他常规无损检测手段相互印证,得出当前超声导波检测技术具有较高的准确性和高效性,最后指出了导波检测运用于管道中的弊端,对导波检测技术的发展有一定的指导作用。     

钢轨非接触式无损检测技术数值模拟研究

文中针对现有钢轨检测技术不足的问题,提出了基于空气耦合导波的钢轨非接触式无损检测方法,建立了可模拟空气耦合导波激励与接收全过程的声固耦合仿真模型,并基于声学理论对仿真模型进行了验证。首先,通过该数值模型模拟分析了轨底不同损伤程度对接收导波信号的影响;然后,考虑空气耦合导波受高强度随机白噪声的影响,提出了基于激励信号中心频率小波系数的损伤评估方法。结果表明：根据Snell定律及声学理论,钢轨空气耦合导波检测的最优激励角与接收角为6.6°;钢轨空气耦合接收导波具有波形稳定、能量集中及抗干扰能力强的特点;无论损伤程度大小及所处空间位置如何,接收到声压时域信号波包中心到达时间均基本一致;不同损伤程度对应损伤指数范围有明显差异;基于激励信号中心频率的小波系数法简单可行,准确度高,适用于已知窄带导波信号的损伤信息提取,在接收信号受噪声污染严重的情况下仍能够有效识别出钢轨损伤;基于空气耦合导波进行钢轨损伤识别具有可行性。     

导波模态类型对锚固锚杆无损检测的影响

纵向模态、扭转模态和弯曲模态超声导波在锚固锚杆结构中衰减的差异性巨大,研究这3种模态超声导波的传播规律对无损检测中测试波的选择具有重要指导意义.应用全局矩阵法的理论计算方法和数值模拟方法分别对这3种模态导波的频散规律和传播规律进行研究,两种方法的研究结果吻合较好.研究结果表明,纵向模态在高频范围内存在衰减为20~44 dB/m的超声导波;扭转模态的所有导波衰减都大于180 dB/m;弯曲模态的导波衰减也大于50 dB/m.因此,纵向模态高频范围的超声导波由于衰减小、易激发等优点可以作为无损检测中的首选测试波.      

无损检测新技术在电站锅炉检测中的作用探讨

近几年来,随着电磁技术与声学技术的不断发展,新出现的无损检测技术及仪器也得到了很大发展,而无损检测新技术能够确保电站锅炉运行过程中的安全性。本文主要对超声相控阵、超声导波以及内置旋转式超声波定量检测等新兴起的无损检测技术在电站锅炉中检测中的优点、缺点进行研究分析。     

超声导波管道检测中导波模态及频率的选择

长距离管道超声导波检测技术是一种新的管道无损检测技术,可以对常规方法无法接近的管道进行快速检测,工程应用前景非常广阔．本文对管道超声导波检测过程中传感器的数量和布置间距对榆出导波信号的影响进行了讨论,并以纵向轴对称导波L(0,2)为例,就导波模态及频率的选择对检测效果及一次性检测长度的影响进行了研究．综合多方因素选择的最优试验频率即可作为现场管道试验的检测频率．     

自由锚杆中超声导波的衰减特征

为了研究自由锚杆中超声导波的衰减规律,分别制作了长度为800mm、900mm、1100mm、1300mm、1500mm、1800衄、2000mm和2500mm的锚杆。采用虚拟综合测试仪、声发射放大系统、R6et直传感探头和计算机,组装了超声导波无损检测系统。利用该系统分别对制作的锚杆进行了系统的导波测试。结果表明：自由锚杆中超声导波振幅呈负指数分布;不同频率的激发导波在测试频率段内（40-100kHz）波包平均振幅的振幅比均在0．7左右,表明频率对导波衰减的影响不大;不同长度锚杆中波包平均振幅的振幅比也在0．7左右,表明锚杆长度对导波衰减的影响也不大;自由锚杆中导波的衰减,除与材料性质有关外,主要来自于设备本身的系统衰减。研究发现,导波振幅比比振幅绝对值更加稳定、可靠,可用来定量地表示导波振幅的衰减情况。     

超声导波在锚杆锚固无损监测中的应用研究

通过试验测试,分析了超声导波在锚杆锚固体系中的反射相位特征和能量衰减变化规律,为锚杆无损检测提供了一种新方法。     

自由锚杆中超声导波的最优激发波研究

为了选择自由锚杆中超声导波的最优激发波,利用组装的超声导波无损检测系统,用R6和R3组成不同组合的探头对1.3 m的自由锚杆进行了40～100 kHz频率导波测试,周期为1～5.结果表明,最佳探头组合是R6-R6,最优激发波周期为5,最佳测试波频率范围为40～50 kHz;再用R6-R6组合5个周期激发波在40～50 kHz频率范围进行检测,确定最优激发波频率为45 kHz.结果与理论分析基本吻合,可为锚固锚杆和缺陷检测提供依据.     

新型无损检测技术在压力管道在线检测中的应用研究

综合介绍了超声导波,声发射,漏磁技术三种新型无损检测技术,重点研究其在压力管道检测中的应用,分析总结了这些技术现有的不足及未来的研究方向。     

超声导波检测技术在压力管道检测中的应用研究

随着我国工业的发展和科技力量增强,长距离输油输气管道的敷设已逐步成为现实。压力管道在油气输送中扮演着重要的角色,其质量和安全直接关系到管道运输沿线地区人民生命和财产的安全。无损检测技术已成为压力管道检测的主要方法,其中,超声导波检测技术更是成为压力管道检测的"新宠"。该文将结合超声导波检测技术在压力管道检测中的应用现状,进一步探究其应用前景和发展趋势。     

基于弧形阵列的板中超声导波成像检测

弧形阵列对其所在圆弧中心的重点区域进行超声导波成像检测,具有比直线阵列成像更高的横向分辨率。该文介绍了板中超声导波弧形阵列成像检测实验系统构成,详细分析了弧形阵列聚焦图像的椭圆簇轨迹特征,结合合成孔径聚焦讨论了其成像原理。该椭圆簇轨迹特征可用以分析、解释、改进图像的横向分辨率。成像实验表明:基于椭圆簇轨迹特征的合成孔径聚焦原理可用于弧形阵列成像检测,适当减小成像采样步距可使图像灰度更加平滑,成像采样距离为导波波长的1/3时成像效果最好;在圆心角小于散射点的声波散射开角时,增大阵元间距和弧形阵列圆心角可显著提高图像横向分辨率。该研究有助于将弧形阵列超声导波成像技术应用于大尺度板结构无损检测。     

基于超声导波的管道缺陷量化评估仿真研究

超声导波是近年新兴的无损检测技术,相比超声检测和漏磁检测等传统方法,它可提供大范围、全面高效的检测,因此受到越来越多的关注。在基于超声导波的管道缺陷检测中,普遍采用脉冲回波方法,即根据反射回波信号的分析结果获取缺陷信息,目前此技术已可实现管道缺陷的识别和定位。但由于实际管道缺陷形态不规则,产生的反射回波信号往往很复杂,目前还不能实现管道缺陷的量化检测。本文针对此问题,通过有限元仿真方法研究超声导波与管道缺陷的交互过程,提出利用缺陷前后边界分别产生的两个反射信号进行缺陷轴向尺寸的量化评估方法,并进一步通过有限元仿真验证了结论。     

基于合成孔径聚焦的超声SH导波成像检测

超声水平剪切(shear horizontal,SH)导波成像检测旨在解决平板检测中检测距离增加时分辨力降低的问题。该文运用合成孔径聚焦原理,构建了16通道超声SH导波成像检测实验系统,通过分析阵列信号时频域特征揭示了声波与缺陷间相互作用的规律,对SH导波合成孔径聚焦成像算法进行了讨论,阐明了导波阵列信号时空域信息合成在聚焦成像中的应用。研究结果表明:合成孔径聚焦可用于超声SH导波成像检测,所成图像能够表征钢板中检测距离2 m以上、尺寸当量大于5 mm的缺陷信息,为深入开展工业在役大尺度结构板材的缺陷成像检测和结构健康监测提供了基础。     

核电站管道超声导波检测能力研究

核电站管道具有管道位置复杂、运行周期长以及易出现管道腐蚀减薄现象等特点,而管道腐蚀减薄是威胁安全的重要因素。常规无损检测方法检查管道,逐点扫查式的工作过程导致效率低下,且对于一些高空或者贯穿件等人力不可达管道无法进行有效的检测。该文选用超声导波技术,在试块中加工人工缺陷进行导波检测能力实验;对同规格现场高空管道进行检测,并对现场复杂情况进行总结;选取内部腐蚀严重管段进行导波检测及数据分析。     

基于UML的超声三维可视化无损检测系统

为了满足工业无损检测中人们利用超声点云数据进行三维重建的需求,提出一种UML与组件技术相结合的用于超声三维可视化无损检测系统的建模方法.分析系统需求,并利用UML和组件技术相结合的建模方法,构建出超声三维可视化无损检测系统模型,包括系统的架构、需求、用例、静态类、活动、时序和组件部署模型,开发出超声三维可视化无损检测软件系统原型,并经过实例验证了建模方法的有效性.系统开发实践证明:基于UML和组件技术的超声三维可视化系统结构设计合理,复用性、维护性和可拓展性强,为研究超声点云的三维重建算法和将其用于工业无损检测的目标提供了实验依据和实验平台.     

蜗卷弹簧导波频散特性研究与探头设计

蜗卷弹簧是高压断路器的关键零件,可用超声导波来检测裂纹损伤,超声导波的频散特性研究是影响导波检测的重要因素,也是导波探头设计的基本依据。本文首先推导了蜗卷弹簧的超声导波频散方程,说明理论上无法直接计算得到蜗卷弹簧的频散特性,通过借鉴圆柱壳结构周向导波的频散特性研究方法,把蜗卷弹簧的各圈近似为不同半径的圆柱壳结构、计算得到其频散曲线,从而得到蜗卷弹簧的频散特性,频散曲线表明蜗卷弹簧的形状参数是影响其频散特性的主要因素。以蜗卷弹簧外圈为例,计算了频率和探头入射角以及导波模态三者的关系,为导波探头频率选择及楔块角度设计提供参考。     

焊缝特征导波模态的分析与应用

为满足焊缝快速高效无损检测需要,并提高超声导波对焊缝缺陷的灵敏度,研究高频下的焊缝导波模态尤为重要。基于COMSOL软件建立了二维对接焊缝半解析有限元模型,通过数值模拟与分析发现,频率大于300 kHz时焊缝中SH_(w1)模态几乎无频散、泄露小,适合于长距离快速焊缝检测。通过试验验证了SH_(w1)模态导波在对接焊缝中的传播特性,确定了最佳激励频率范围为320~360 kHz;并对焊缝中直径为3 mm的预置孔洞缺陷实现了检测,定位精度高于2.5%。     

基于相控阵超声导波扫描成像的大曲率油气对焊弯管缺陷检测

针对大曲率油气对焊弯管缺陷超声导波难以检测的问题,首先采用有限元方法分析环焊缝和弯头对L(0, 2)模态和T(0,1)模态导波的传播影响,提出基于相控阵超声导波扫描成像的检测方法;然后,采用相控阵技术控制L(0, 2)模态和T(0,1)模态导波的激励,提高2种模态导波的缺陷检出能力,同时应用A扫描和B扫描成像技术提高这2种模态导波识别缺陷的能力;最后,加工制作5根带缺陷的城镇油气管道系统中常用的大曲率对焊弯管,采用基于相控阵超声导波扫描成像的方法进行检测实验。研究结果表明:环焊缝使这2种模态导波产生反射,环焊缝和弯头使这2种模态导波产生衰减和模态转换,导致这2种模态导波难以检测出弯头及过弯头后直管部位的缺陷;该方法能够有效识别和定位大曲率油气对焊弯管的弯头缺陷和过弯头后直管中的缺陷。