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超声导波管道检测中导波模态及频率的选择 被引量：21
1
作者 李一博 靳世久 +2 位作者 孙立瑛 宋志东 张元凯 《天津大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第B06期143-147,共5页
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(... 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． 展开更多
关键词 超声导波 压电传感器 导波模态 最优频率
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导波模态类型对锚固锚杆无损检测的影响 被引量：6
2
作者 牛潘宇 张昌锁 +1 位作者 赵金昌 李鹏 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期791-799,共9页
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... 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. 展开更多
关键词 无损检测 锚固锚杆 导波模态 频散曲线 衰减特性 数值模拟
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蜗卷弹簧缺陷影响超声导波模态变化的辨识
3
作者 赵淳 易晓旭 +2 位作者 华帅 覃小倩 毛汉领 《广西大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2020年第6期1359-1366,共8页
为研究超声导波检测蜗卷弹簧缺陷处对导波模态变化的影响,以预置表面轴向缺陷的蜗卷弹簧为研究对象,首先采用连续小波变换分别计算周向导波三个区域的信号小波系数,通过分析缺陷信号频谱图和小波系数图确定缺陷信号的主要频率成分以及... 为研究超声导波检测蜗卷弹簧缺陷处对导波模态变化的影响,以预置表面轴向缺陷的蜗卷弹簧为研究对象,首先采用连续小波变换分别计算周向导波三个区域的信号小波系数,通过分析缺陷信号频谱图和小波系数图确定缺陷信号的主要频率成分以及各成分的分布特点,分析不同缺陷情况下小波变换幅度在时频空间的分布情况,再提取1 MHz频率分量上的小波变换幅度包络图,辨识蜗卷弹簧内周向导波传播的主要模态,发现蜗卷弹簧缺陷处的导波模态发生了转换。研究结果表明,利用连续小波变换的幅度包络图可提高导波模态及其转换的辨识能力,辨识由缺陷引起的模态转换,从而检测存在的缺陷。 展开更多
关键词 超声导波 蜗卷弹簧 缺陷检测 导波模态 辨识
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激励-接收点布局对木棒超声导波信号特征的影响
4
作者 崔天乐 张厚江 《北京林业大学学报》 北大核心 2025年第8期182-191,共10页
【目的】工程木柱作为建筑结构中的关键承重构件,其缺陷会直接影响结构的安全性与耐久性。然而,传统的无损检测方法在检测效率和操作空间方面存在明显局限性,难以满足工程木柱检测的实际需求。目前,工程木柱无损检测中,超声导波激励与... 【目的】工程木柱作为建筑结构中的关键承重构件,其缺陷会直接影响结构的安全性与耐久性。然而,传统的无损检测方法在检测效率和操作空间方面存在明显局限性,难以满足工程木柱检测的实际需求。目前,工程木柱无损检测中,超声导波激励与接收布点缺乏系统的理论支撑,这限制了超声导波技术在工程木柱检测中的有效应用。因此,亟需深入研究超声导波在工程木柱中的传播特性,以优化激励与接收布点方案。本研究拟通过探明超声导波在木柱中的传播特性,为工程木柱无损检测的激励-接收布点方案提供科学依据。【方法】首先通过理论分析总结实心圆柱体内超声导波的传播模态,随后搭建超声导波检测平台,以樟子松木棒为试件,开展侧面单点、侧面多点及端面激励3类试验,系统考察激励-接收点布局对信号特征的影响。【结果】(1)无论侧面还是端面激励,木棒内都会同时产生弯曲模态波(F波)和纵向模态波(L波),只是两者占据的主导地位不同;侧面激励以F波为主,端面激励以L波为主。因此,可依据目标模态的检测需求,合理选择激励位置。(2)侧面单点激励时,激励点与接收点的间距越大,F波与L波区分越明显。因此,检测时应将激励与接收装置布设于棒体两端,或尽可能拉开距离,以进一步放大模态分离效果。(3)侧面多点激励时,在同一横截面圆周上对称增加激励点数,可以增强L波,抑制F波,且抑制效果随点数增加而增强。因此,若需激发L波却无法在端面布设激励源,可在端面邻近侧面布置一周对称激励。(4)端面激励时,导波接收点在端面或其邻近侧面,测得的超声导波信号相似。因此,当端面激励但另一端面不便布设传感器时,可选择在另一端面邻近侧面进行接收。【结论】激励-接收点位置及其数量对木棒中超声导波的模态波组成及其幅值占比具有明显的影响,这一特征规律可直接指导工程木柱的超声导波检测布点设计,为后续的木材无损检测奠定方法基础。 展开更多
关键词 无损检测 超声导波 木棒 激励-接收点布局 信号特征 导波模态
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小口径管扭转模态导波在线检测 被引量：4
5
作者 马书义 武湛君 +1 位作者 王奕首 刘科海 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2014年第6期977-980,986,共5页
采用扭转模态导波T(0,1)开展了小口径管在线检测研究。考虑管线服役环境及其结构特征,研制了一种适用于小口径管线在线检测的新型传感器阵列。传感器采用剪切型压陶瓷晶片作为敏感元件,具有柔性、轻质的特点。实验表明,环向布置的传感... 采用扭转模态导波T(0,1)开展了小口径管在线检测研究。考虑管线服役环境及其结构特征,研制了一种适用于小口径管线在线检测的新型传感器阵列。传感器采用剪切型压陶瓷晶片作为敏感元件,具有柔性、轻质的特点。实验表明,环向布置的传感器阵列能够在管线中高效激励T(0,1)模态导波;通过提取回波信号中的各模态导波信息,实验系统能有效辨识管线中缺陷的状态变化;对于含有支撑结构的小口径管,比较并分析管线中导波散射信号及特征结构处回波信号的变化有助于辨识支撑结构附近区域损伤的产生及扩展。 展开更多
关键词 小口径管 扭转模态导波 在线监测
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L(0,1)模态导波在小管径管道弯头处的散射特性 被引量：2
6
作者 耿海泉 王悦民 +1 位作者 陈乐 邓文力 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期157-163,共7页
采用实验和有限元模拟的方法研究了L(0,1)模态导波在小管径管道弯头处的模态转换和反射、透射特性,分别使用不同频率的激励信号对含不同弯曲半径弯头的管道进行检测。研究结果表明:L(0,1)模态导波在管道弯头处发生模态转换,转换成F(1,1... 采用实验和有限元模拟的方法研究了L(0,1)模态导波在小管径管道弯头处的模态转换和反射、透射特性,分别使用不同频率的激励信号对含不同弯曲半径弯头的管道进行检测。研究结果表明:L(0,1)模态导波在管道弯头处发生模态转换,转换成F(1,1)模态,并且其偏振方向与弯头拱背—拱腹方向一致;随着检测频率和弯曲半径的增大,反射F(1,1)模态呈减小趋势,透射F(1,1)模态呈非单调变化趋势;反射L(0,1)模态导波呈减小趋势,透射L(0,1)模态导波呈增大趋势;当检测频率或弯曲半径增大到一定程度时,两参数的变化对反射F(1,1)模态、反射L(0,1)模态和透射L(0,1)模态的影响不大。实验结果与模拟结果吻合度高,验证了模拟结果的正确性。研究结论为检测小管径含弯头管道提供了理论指导。 展开更多
关键词 L(0 1)模态导波 弯头 散射特性 有限元模拟
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小波时-频变换的高强钢丝弹性波传播模态分析 被引量：5
7
作者 钱骥 陈鑫 杨金川 《应用声学》 CSCD 北大核心 2017年第6期548-554,共7页
超声导波是近年来桥梁拉索无损检测研究的重要方法之一。针对弹性波在高强钢丝介质中传播的多模态频散问题,采用单点时域波形的小波时频变换进行混叠信号的模态识别分离。通过数值求解Pochhammer频率超越方程,计算得到0~1.5 MHz范围内... 超声导波是近年来桥梁拉索无损检测研究的重要方法之一。针对弹性波在高强钢丝介质中传播的多模态频散问题,采用单点时域波形的小波时频变换进行混叠信号的模态识别分离。通过数值求解Pochhammer频率超越方程,计算得到0~1.5 MHz范围内纵向导波模态理论频散曲线;采用有限元模拟半波正弦脉冲激励导波在钢丝中传播过程,由小波时-频变换得到导波模态分布,并进行了不同腐蚀程度钢丝实验对比分析。结果表明,经小波时-频变换得到的第1、2、3阶纵向导波模态与理论值对应吻合,单点时域波形的小波时-频变换结果能够有效识别高强钢丝中的导波模态;钢丝在无腐蚀状态下,一阶纵向导波模态能量占比达57.74%,随腐蚀程度增加,能量更为集中到一阶纵波模态,二阶模态能量逐渐减小。 展开更多
关键词 高强钢丝 弹性波 纵向导波模态 小波时-频变换
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磁致伸缩扭转导波管道缺陷检测数值模拟和实验研究 被引量：8
8
作者 朱龙翔 王悦民 孙丰瑞 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第9期3001-3007,共7页
通过有限元方法对T(0,1)模态导波管道缺陷检测进行数值模拟,使用三维有限元单元建立缺陷管道模型,激励和接收T(0,1)模态导波,对管道模型中的多种缺陷进行检测。制作磁致伸缩扭转导波传感器,在实验中激励出T(0,1)模态导波对含有不同缺陷... 通过有限元方法对T(0,1)模态导波管道缺陷检测进行数值模拟,使用三维有限元单元建立缺陷管道模型,激励和接收T(0,1)模态导波,对管道模型中的多种缺陷进行检测。制作磁致伸缩扭转导波传感器,在实验中激励出T(0,1)模态导波对含有不同缺陷的管道进行检测。对T(0,1)模态导波反射系数与缺陷尺寸之间的关系进行数值模拟和实验研究。研究结果表明:当频率为29 kHz时,T(0,1)模态导波反射系数随缺陷轴向长度的增加先增大后减少,随着缺陷周向长度近似呈线性增加,随缺陷深度呈曲线增加。 展开更多
关键词 T(0 1)模态导波 磁致伸缩传感器 缺陷检测 数值模拟 反射系数
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复合管道轴对称导波改进半解析有限元建模 被引量：3
9
作者 胡剑虹 唐志峰 +3 位作者 吕福在 潘晓弘 韩烨 姜晓勇 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期116-122,共7页
针对层状复合管道经典半解析有限元(SAFE)模型无法直接区分纵向模态导波和扭转模态导波的问题,在SAFE基本原理基础上结合纵向模态导波和扭转模态导波的力学特性,分别建立纵向模态导波和扭转模态导波的SAFE模型.该模型实现了纵向模态导... 针对层状复合管道经典半解析有限元(SAFE)模型无法直接区分纵向模态导波和扭转模态导波的问题,在SAFE基本原理基础上结合纵向模态导波和扭转模态导波的力学特性,分别建立纵向模态导波和扭转模态导波的SAFE模型.该模型实现了纵向模态导波和扭转模态导波的单独计算,避免了复杂的导波模态区分过程,减少了SAFE模型的计算工作量,提高了计算效率.通过与基于全局矩阵法原理的PCdisp软件的计算结果比较,证明该SAFE模型具有良好的计算精度.利用所建的SAFE模型计算了环氧树脂钢管中纵向模态导波和扭转模态导波的传播特性. 展开更多
关键词 轴对称模态导波 半解析有限元模型 环氧树脂钢管
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磁致伸缩扭转导波小管径弯管检测 被引量：5
10
作者 耿海泉 王悦民 +2 位作者 陈乐 邓文力 叶伟 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期168-175,共8页
针对扭转导波对小管径弯管的检测问题,分别采用数值模拟和实验方法进行研究。使用ANSYS软件模拟扭转导波在弯管中的传播;设计一种针对小管径管道的磁致伸缩扭转导波检测传感器,并对弯管进行检测,建立该传感器的导波激发和接收模型,利用... 针对扭转导波对小管径弯管的检测问题,分别采用数值模拟和实验方法进行研究。使用ANSYS软件模拟扭转导波在弯管中的传播;设计一种针对小管径管道的磁致伸缩扭转导波检测传感器,并对弯管进行检测,建立该传感器的导波激发和接收模型,利用理论模型对实验信号进行解读。研究结果表明:T(0,1)模态导波在小管径管道弯头处发生模态转换,部分T(0,1)模态转换成F(1,1)模态,F(1,1)模态具有方向性,垂直于弯头拱背-拱腹方向;模态转换会造成检测信号的双端面反射现象,第二个端面回波与第一个端面回波幅值比随频率的增大呈减小趋势;传感器激发出的纵向磁致伸缩力会导致实验信号中出现少量纵向模态导波。研究结论为磁致伸缩扭转导波对小管径弯管的检测提供理论指导。 展开更多
关键词 磁致伸缩 T(0 1)模态导波 弯管 模态转换
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