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超声导波轨底裂纹检测的信号增强技术
1
作者 何继平 周永久 +5 位作者 钦佩 张岩 周守镇 王平 周文涛 刘勇 《城市轨道交通研究》 北大核心 2025年第4期260-263,268,共5页
[目的]导波在钢轨中的传播过程中存在抗干扰能力差和信号衰减严重问题,不利于识别轨底裂纹。为提高信噪比,有必要提出一种信号增强技术用于增强导波信号。[方法]在传统超声导波检测基础上,利用Barker码作为伪随机序列码,采用BPSK(二进... [目的]导波在钢轨中的传播过程中存在抗干扰能力差和信号衰减严重问题,不利于识别轨底裂纹。为提高信噪比,有必要提出一种信号增强技术用于增强导波信号。[方法]在传统超声导波检测基础上,利用Barker码作为伪随机序列码,采用BPSK(二进制相位编码)技术将原始激励信号经过编码调制后得到新的激励信号,实现对激励信号的扩频处理,并对采集的接收信号进行解扩。搭建超声导波轨底裂纹检测试验平台,分别对不同尺寸的钢轨轨底人工裂纹进行对比试验,分别在激励信号扩频与非扩频情况下,计算所接收导波信号的衰减系数。[结果及结论]试验结果表明,导波信号使用信号增强技术之后,相较于未经处理的原始导波信号,在传播相同距离时,衰减系数得到了明显降低,超声导波信号将能传播更远距离;相同尺寸人工裂纹所产生的影响更加明显,超声导波对钢轨轨底裂纹的检测灵敏度得到了明显提升。 展开更多
关键词 轨道交通 钢轨裂纹检测 Barker码 超声导波 信号增强技术
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钢筋混凝土锈蚀损伤软接触模型的非线性超声导波识别
2
作者 阎石 王雪南 《应用声学》 北大核心 2025年第3期734-743,共10页
将软接触模型结合超声导波检测技术,可解决钢筋混凝土结构锈蚀早期识别难的问题。然而,目前缺少以层状锈蚀为基础的软接触模型及相关参数的确定方法与实验证明。该文将钢筋的锈胀问题简化为一个均匀的层状平面模型,并确立了整个锈胀过... 将软接触模型结合超声导波检测技术,可解决钢筋混凝土结构锈蚀早期识别难的问题。然而,目前缺少以层状锈蚀为基础的软接触模型及相关参数的确定方法与实验证明。该文将钢筋的锈胀问题简化为一个均匀的层状平面模型,并确立了整个锈胀过程中层表面接触压力与刚度;使用颗粒接触模型建立了锈蚀程度和超声导波非线性部分之间的关系;在数值分析时将锈蚀接触问题简化为一个软接触模型,并通过对比分析得到软接触中各参数和锈蚀程度之间的关系;通过理论分析与有限元计算及实验验证的方法证明了所提出方法的有效性。在软接触模型得到的结果中,超声导波的非线性系数变化趋势和理论计算及实验结果一致。通过理论计算推导出二阶非线性系数和接触力之间的关系,得到一种基于非线性超声导波的钢筋混凝土早期锈蚀识别方法,该方法对基于软接触模型的钢筋混凝土结构锈蚀损伤的识别是有效的。 展开更多
关键词 钢筋锈蚀识别 非线性超声导波 层状结构 软接触模型 钢筋混凝土结构 颗粒链接触模型
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纵向L(0,2)模态超声导波在弯管中的传播特性 被引量：1
3
作者 王晓娟 马旭泽 +2 位作者 赵锴 郑毅 高鹤明 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第3期374-385,共12页
弯管是管道工业中常见的管道形式,弯头部分是整个弯管的薄弱环节,由于弯曲应力及传输物质的冲刷很容易产生各种缺陷。超声导波可有效检测管道等结构中的缺陷,很多研究已验证并推进超声导波技术在直管检测中的应用。超声导波通过弯管弯... 弯管是管道工业中常见的管道形式,弯头部分是整个弯管的薄弱环节,由于弯曲应力及传输物质的冲刷很容易产生各种缺陷。超声导波可有效检测管道等结构中的缺陷,很多研究已验证并推进超声导波技术在直管检测中的应用。超声导波通过弯管弯头时会产生复杂的变化,进而影响管道导波的缺陷检测性能。针对此问题,采用有限元法通过全波场仿真数据量化研究了纵向L(0,2)模态超声导波在弯管的弯头区域及弯头后直管区域的传播特性,从能量变化、波场分布及与缺陷相互作用几个方面分析讨论了弯头结构对导波传播的影响,以及弯管不同位置缺陷的导波检测问题,并通过实验进行了验证。研究结果表明弯管中的弯头结构会使超声导波能量产生较大衰减,导波波场在轴向和周向上的分布产生变化,在弯头弯曲点前后的区域呈现不同的能量聚焦及扩散特征。超声导波在弯管弯头中的传播特性与波达轴向位置、弯头弯曲半径和激励频率有密切关系。进入弯头后直管段区域的导波引入非对称模态,呈现出更多的复杂性。此项研究有助于建立对弯管超声导波传播特性的深入了解,为进一步利用超声导波实现弯管缺陷的全面检测提供理论基础。 展开更多
关键词 超声导波 弯管 传播特性
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脉冲压缩在超声导波钢轨断裂检测的应用研究 被引量：1
4
作者 许溢航 王平 +1 位作者 杨元 王勇 《电子测量技术》 北大核心 2025年第3期112-117,共6页
为提高超声导波钢轨断裂检测距离与断面定位精度,保证钢轨服役期间安全性。本研究采用Barker码编码方式与凯塞窗函数对激励信号进行调制,扩展激励信号时宽,增强发射信号能量,通过对检测信号进行脉冲压缩处理,提高缺陷信号分辨率。开展... 为提高超声导波钢轨断裂检测距离与断面定位精度,保证钢轨服役期间安全性。本研究采用Barker码编码方式与凯塞窗函数对激励信号进行调制,扩展激励信号时宽,增强发射信号能量,通过对检测信号进行脉冲压缩处理,提高缺陷信号分辨率。开展有限元仿真研究,搭建钢轨三维仿真模型,并模拟钢轨断裂损伤情况。钢轨断裂程度为20%时,采用多周期正弦波信号激励,直达波信号的主波包信号与相邻波包信号峰峰值之比为1.065,而采用Barker13编码信号激励,直达波信号的主波包信号与相邻波包信号峰峰值比提高到2.542。分析不同断裂程度下的缺陷回波信号特征,采用Barker13编码激励信号回波信号强度幅值变化在40 dB以上,经有限元仿真研究可知,编码激励与脉冲压缩技术有效提高检测信号的分辨率与信号幅值。结合线下长距离钢轨检测实验,采用多周期正弦波信号所得到的检测信号,始波与回波信号成分复杂,时间差计算困难,而脉冲压缩技术有效提高检测信号信噪比,改善始波信号与回波信号的信号分辨率,断面定位准确率为99.3%。编码激励和脉冲压缩技术有效提高检测信号的幅值以及检测定位精度,为长距离钢轨断面定位提供技术手段。 展开更多
关键词 钢轨断裂 超声导波检测 巴克码 凯塞窗 脉冲压缩
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航空复合材料板非接触空气耦合超声导波多损伤快速成像方法 被引量：2
5
作者 刘远 彭炜亮 +2 位作者 卢超 王杰林 郭双林 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第2期103-115,共13页
航空复合材料作为飞机轻量化的关键技术,在航空领域应用十分广泛。然而,在大型化、复杂化、智能化发展新形势下,复合材料非接触多损伤快速检测技术亟需突破。基于此,提出了基于希尔伯特边际谱和空气耦合超声导波复合路径交叉成像的复合... 航空复合材料作为飞机轻量化的关键技术,在航空领域应用十分广泛。然而,在大型化、复杂化、智能化发展新形势下,复合材料非接触多损伤快速检测技术亟需突破。基于此,提出了基于希尔伯特边际谱和空气耦合超声导波复合路径交叉成像的复合材料多损伤快速成像方法。首先,通过数值模拟分析复合材料板中导波的传播特性,确定超声探头最佳入射角度以及复合材料板中导波的传播模态;其次,为解决多损伤成像易出现伪像的问题,利用空气耦合超声导波进行双正交方向扫描,采集导波沿复合材料纤维铺层方向0°、45°、90°及135°传播时的信号;接着,利用完全集成经验模态分解与自适应噪声算法并结合能量熵对原始信号的本征模态函数进行优选,以提取主要的信号分量,降低噪声的影响,然后,利用希尔伯特边际谱计算优选后信号的能量,确定损伤因子;最后,将损伤因子数组扩充为矩阵,并按正交角度分为两组,组内损伤因子矩阵相加,再组间相乘得到最终损伤图像。试验结果表明,单一损伤最大定位误差为2.3 mm,多损伤定位误差为12.5 mm,同时相较于逐点C扫描效率提高168.9%。所提方法能够有效提升大尺寸试样的检测效率和多损伤定位精度。 展开更多
关键词 复合材料 非接触空气耦合 超声导波检测 多损伤快速检测 损伤概率成像
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基于L(0,2)模态超声导波的弯管缺陷检测数值模拟
6
作者 闫镜驰 杨立清 +2 位作者 张鑫宇 李忠虎 王金明 《化工设备与管道》 北大核心 2025年第4期90-96,共7页
为了提高超声导波对弯管处的缺陷检测能力,研究L(0,2)模态导波在弯头及弯头后直管段的传播特性和缺陷检测方法。利用有限元软件COMSOL建立带有缺陷的90°弯管检测模型,对L(0,2)模态导波在弯管中的传播过程进行数值模拟。通过数值模... 为了提高超声导波对弯管处的缺陷检测能力,研究L(0,2)模态导波在弯头及弯头后直管段的传播特性和缺陷检测方法。利用有限元软件COMSOL建立带有缺陷的90°弯管检测模型,对L(0,2)模态导波在弯管中的传播过程进行数值模拟。通过数值模拟分析导波能量在弯头及弯头后直管段的分布情况,改变直管段缺陷的周向和轴向位置,研究导波对弯头后直管段缺陷的检测能力。结果表明:导波能量在弯头处向弯头外侧聚焦,弯头处缺陷检测灵敏度与缺陷所处位置有关,弯头外侧检测灵敏度高于弯头内侧和旁侧;降低激发频率可以提高弯头内侧及旁侧缺陷的检测灵敏度;导波到达直管段时,导波能量在管道周向方向反复转移,缺陷检测灵敏度与其轴向和周向位置均有关。 展开更多
关键词 超声导波 弯管 缺陷检测 激发频率
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采用超声导波的管道腐蚀损伤厚度成像方法
7
作者 代希圣 周涛 +2 位作者 薛超龙 张云飞 李兵 《振动.测试与诊断》 北大核心 2025年第5期900-906,1059,1060,共9页
针对管道内腐蚀损伤厚度难以定量诊断的问题,提出了一种采用超声导波的管道腐蚀损伤定量成像方法。首先,基于频域有限差分法,建立了管中多路径螺旋传播导波的数值模型,可以在已知厚度图时快速计算出导波接收信号;其次,计算空间内存在随... 针对管道内腐蚀损伤厚度难以定量诊断的问题,提出了一种采用超声导波的管道腐蚀损伤定量成像方法。首先,基于频域有限差分法,建立了管中多路径螺旋传播导波的数值模型,可以在已知厚度图时快速计算出导波接收信号;其次,计算空间内存在随机损伤时的接收信号,重复运行数值模型生成了包含3500组样本的损伤信号数据库;然后,构建了一维卷积神经网络成像模型,使用生成的数据库训练模型,建立了厚度图和接收信号的映射关系,将接收信号输入成像模型以输出对应的厚度图;最后,通过实验验证了该方法的可行性。实验成像结果与真实值之间的均方差为8.6048×10^(-4),相关性系数为0.7116,成像模型运行时间为0.5385 s,这表明该方法可以实现管道中腐蚀损伤的厚度定量成像,且成像效率较高。 展开更多
关键词 超声导波 管道结构 损伤成像 有限差分法 卷积神经网络
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啮合状态下钻杆螺纹连接结构的超声导波检测方法研究
8
作者 万翔 潘华伟 +3 位作者 黄利平 张旭辉 樊红卫 陈渊 《振动与冲击》 北大核心 2025年第3期261-266,277,共7页
在役钻杆螺纹连接结构的在机检测愈发迫切,而传统无损检测方法只能检测单根钻杆两端的内螺纹或外螺纹缺陷,无法满足在机检测的要求。该文提出啮合状态下钻杆螺纹连接结构的超声导波检测方法,使钻杆螺纹连接结构的在机检测成为可能。首先... 在役钻杆螺纹连接结构的在机检测愈发迫切,而传统无损检测方法只能检测单根钻杆两端的内螺纹或外螺纹缺陷,无法满足在机检测的要求。该文提出啮合状态下钻杆螺纹连接结构的超声导波检测方法,使钻杆螺纹连接结构的在机检测成为可能。首先,获得钻杆管体的频散曲线,选择群速度最大、曲线相对平坦、频率范围为60~120 kHz的L(0,2)为钻杆螺纹连接区域的检测模态;然后,从仿真和试验的角度研究了超声导波传播通过螺纹连接区域的透射特性;最后,通过仿真和试验的方法,基于L(0,2)模态超声导波实现了对钻杆螺纹连接区域的缺陷检测与定位。结果表明,基于超声导波方法检测啮合状态下钻杆螺纹连接区域是可行的和有效的,为钻杆螺纹连接结构的在机检测提供了一种新的方法和思路。 展开更多
关键词 超声导波 钻杆 螺纹连接结构 透射特性 缺陷检测 缺陷定位
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基于非线性频散模型的管道超声导波信号稀疏重构
9
作者 汤槟晖 王悦民 +2 位作者 邓璐 张光辉 李明杰 《海军工程大学学报》 北大核心 2025年第4期52-59,共8页
受不连续边界导致的模态转换和环境影响,管道超声导波固有的频散和多模态特性的检测信号信噪比较低,影响缺陷的准确识别和定位。为此,首先提出了一种基于非线性频散模型的稀疏重构算法,其利用超声导波信号非对称包络和非线性频率的性质... 受不连续边界导致的模态转换和环境影响,管道超声导波固有的频散和多模态特性的检测信号信噪比较低,影响缺陷的准确识别和定位。为此,首先提出了一种基于非线性频散模型的稀疏重构算法,其利用超声导波信号非对称包络和非线性频率的性质,构建了基于三阶波数渐进解的非线性频散模型,使用迭代速度快、求解精度高的麻雀搜索算法代替正交匹配追踪算法的贪婪搜索过程,并对重构的多模态频散信号进行非频散化和频散补偿;然后,分别使用提出的算法处理了合成和试验信号,合成信号的重构和定位的中位数偏差最低分别为70 mm和7.22 mm,而试验信号在完整保留缺陷和管道端面等特征信号的同时,平均定位误差在23.5~35.9 mm之间。结果表明:提出的算法可以提高信噪比并可准确识别和定位缺陷。 展开更多
关键词 超声导波 频散 频散补偿 正交匹配追踪 麻雀搜索算法
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基于W-GAN的储罐底板超声导波缺陷数据增强技术
10
作者 桑瀚 朱健 +4 位作者 胡庆龙 包瑞新 关凯及 张军 杨昊晔 《压力容器》 北大核心 2025年第4期82-88,共7页
针对储罐底板超声导波检测数据集获取困难,数据质量难以保障等问题,提出一种基于W-GAN的超声导波数据增强方法,并使用ResNet验证其数据增强的性能。以损伤板材的导波检测数据为样本,包含无缺陷、针孔缺陷、裂纹缺陷和腐蚀缺陷4种类别。... 针对储罐底板超声导波检测数据集获取困难,数据质量难以保障等问题,提出一种基于W-GAN的超声导波数据增强方法,并使用ResNet验证其数据增强的性能。以损伤板材的导波检测数据为样本,包含无缺陷、针孔缺陷、裂纹缺陷和腐蚀缺陷4种类别。通过W-GAN对数据集进行增强,最终得到2048条扩展数据,并对增强数据进行PSNR和Wilcoxon秩和检验。结果表明,由W-GAN生成的增强数据与原始数据具有较高的特征相似性和较强同分布性,原始数据和增强数据的分类准确率分别为96%,93%。测试结果表明,增强数据能够有效保留原始数据的损伤特征,在分类器中展现与原始数据相当的可识别性能。本研究可为储罐底板超声导波检测提供一种高效的数据增强手段。 展开更多
关键词 储罐底板 超声导波 数据增强 W-GAN ResNet
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基于时间反转的超声导波阵列燃气管道缺陷检测数值模拟
11
作者 吴锦豪 王强 +3 位作者 叶宇峰 周海婷 唐志峰 陈伟 《热加工工艺》 北大核心 2025年第8期68-72,共5页
使用L(0,2)纵向模态导波对燃气管道上不同周向角度的非通透裂纹缺陷进行检测,采用基于时间反转的导波检测方法,使导波信号能量在缺陷处聚焦,提高缺陷回波能量;并研究时反前后信号反射系数随裂纹周向角扩张的变化规律,绘制导波位移圆周... 使用L(0,2)纵向模态导波对燃气管道上不同周向角度的非通透裂纹缺陷进行检测,采用基于时间反转的导波检测方法,使导波信号能量在缺陷处聚焦,提高缺陷回波能量;并研究时反前后信号反射系数随裂纹周向角扩张的变化规律,绘制导波位移圆周分布图,进行裂纹缺陷轴向、周向定位,探究时间反转导波能量分布与非通透裂纹周向尺寸之间关系。数值模拟结果表明,时间反转方法对小尺寸裂纹的缺陷信号放大效果更好。随着裂纹周向角度增加,信号放大系数逐渐减小,并趋向于1,缺陷处时反导波能量沿圆周方向逐渐扩散,可通过时间反转法实现裂纹有效识别和周向、轴向定位。 展开更多
关键词 超声导波 时间反转 数值模拟 裂纹检测 燃气管道
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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
12
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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管道缺陷和特征的多点多频超声导波检测方法 被引量：1
13
作者 刘韧 吴斌 +3 位作者 高翔 刘剑锋 国树东 刘秀成 《应用声学》 北大核心 2025年第3期772-779,共8页
超声导波因其传播距离远、缺陷灵敏度高成为长距离管道检测和监测的主要手段之一。常规管道超声导波检测采用单点单频检测方法,易受传感器限制与回波幅值影响产生漏检和误判现象。该文通过仿真和实验研究了不同频率下缺陷轴向尺寸与反... 超声导波因其传播距离远、缺陷灵敏度高成为长距离管道检测和监测的主要手段之一。常规管道超声导波检测采用单点单频检测方法,易受传感器限制与回波幅值影响产生漏检和误判现象。该文通过仿真和实验研究了不同频率下缺陷轴向尺寸与反射系数、回波形状之间的关系,提出了一种多点检测的传感器布置与信号处理方法,可以抑制传感器固有盲区、异侧波杂扰与多次反射的影响。在钢管试件中开展多缺陷特征导波检测实验,结果表明,与传统单点单频检测相比,多点多频复合检测方法提高了管道导波检测效率与准确度,具有很高的工程应用价值。 展开更多
关键词 超声检测 管道 超声导波 磁致伸缩传感器
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新生儿胫骨超声导波频散曲线提取和骨质评估方法研究
14
作者 李卿 Tho N.H.T.Tran +2 位作者 郭佳林 陈洪磊 他得安 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第8期218-227,共10页
超声骨质评估对新生儿代谢性骨病的诊断和预防具有重要意义,双能X射线吸收测定技术因存在电离辐射,难以满足新生儿骨质状况长程监测的临床需求;而生化指标检查作为有创性检测手段,同样无法适用于新生儿骨质状况的评估。超声导波检测技... 超声骨质评估对新生儿代谢性骨病的诊断和预防具有重要意义,双能X射线吸收测定技术因存在电离辐射,难以满足新生儿骨质状况长程监测的临床需求;而生化指标检查作为有创性检测手段,同样无法适用于新生儿骨质状况的评估。超声导波检测技术凭借非侵入性、无电离辐射的显著优势,已被应用于骨质疏松症诊断和骨折状况评估,但针对超声导波评估新生儿皮质骨骨质状况的临床研究仍需进一步深化。为此,提出了一种基于矩阵束谱估计的超声导波波数频散提取方法,旨在实现新生儿胫骨声速与皮质骨厚度的准确评估。首先,通过数值仿真构建单层骨板模型及多通道超声相控阵导波波场,实验结果显示:该方法对1、2及4 mm厚度各向同性板参数的评估相对误差均<3%;在信噪比分别为10和5 dB的条件下横向对比皮质骨厚度评估结果,证实评估精度受噪声影响弱。进一步将该波数频散提取方法应用于新生儿胫骨皮质骨纵波速度评估,结果表明:所估计的皮质骨声速与临床超声测量仪检测结果的相对误差<10%,且皮质骨检测厚度与新生儿各项体征测量值存在显著相关性(p值<0.001)。该研究论证了超声导波法在新生儿胫骨骨质状况评估中的临床应用价值,有效拓展了超声导波法在临床上的适用范围。 展开更多
关键词 超声导波 频散曲线 皮质骨定征 定量超声 信号处理
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带非均质盐膜多层异质结构吸热管超声导波传播特性仿真研究
15
作者 倪心怡 徐晓萌 +3 位作者 曹逻炜 李乐 姚雪佳 贾国栋 《储能科学与技术》 北大核心 2025年第3期1168-1176,共9页
在塔式太阳能光热储能发电系统中,吸热管长期处于高温、强辐射及熔盐流体侵蚀等极端工况,其内壁易形成复杂的非均质盐膜结构,这种盐膜与涂层及管道本体共同构成的多层异质结构显著影响超声导波的传播特性和回波特征,增加了检测和分析的... 在塔式太阳能光热储能发电系统中,吸热管长期处于高温、强辐射及熔盐流体侵蚀等极端工况,其内壁易形成复杂的非均质盐膜结构,这种盐膜与涂层及管道本体共同构成的多层异质结构显著影响超声导波的传播特性和回波特征,增加了检测和分析的难度。为解决多层异质结构管道中超声导波传播特性分析的难题,本工作系统探究了非均质盐膜的生成机理及其影响因素,获取了盐膜的分布特性和尺度特征,并提出了一种基于随机过程和时间序列模型的盐膜表面生成及仿真方法。利用有限元软件COMSOL,构建了包含吸热管基体、涂层及盐膜的多层异质结构模型,并模拟了不同粗糙度盐膜对超声导波信号特征及其传播特性的影响。研究结果表明,盐膜的存在显著衰减了回波信号幅值,降低了传播速度,并引发了超声导波的模态转换;随着盐膜粗糙度的增加,回波能量呈非线性增大趋势,且模态转换波形的复杂性显著增加。本工作研究填补了多层异质结构管道声场仿真研究的空白,为超声导波检测吸热管缺陷提供了理论依据,同时为塔式光热系统的安全评估与维护提供了有力的技术支持。 展开更多
关键词 塔式太阳能吸热管 超声导波 多层异质结构 非均质盐膜 数值仿真
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基于超声导波的锂离子电池碰撞监测方法
16
作者 舒淙昊 杨成 +2 位作者 童伟豪 李洁 刘冰河 《爆炸与冲击》 北大核心 2025年第2期148-158,共11页
针对电池发生碰撞后的未知变形,目前仅通过电压、温度、电流等物理信号感知异常电池,缺乏直接的电池形变监测手段。为了弥补这一不足,利用小型压电片,基于超声导波,实现对锂离子电池形变和碰撞的监测。首先,搭建了针对锂离子电池不同加... 针对电池发生碰撞后的未知变形,目前仅通过电压、温度、电流等物理信号感知异常电池,缺乏直接的电池形变监测手段。为了弥补这一不足,利用小型压电片,基于超声导波,实现对锂离子电池形变和碰撞的监测。首先,搭建了针对锂离子电池不同加载的实验平台,开展了准静态、微碰撞实验;然后,对实验结果进行了讨论,阐明了在不同加载下超声信号的变化规律。结果表明:在电池准静态实验中,超声幅值信号与电池变形程度负相关;在电池落球冲击实验中,碰撞冲击会改变超声的幅值与能量积分,可以以此为依据来判断电池是否发生碰撞。最后,建立了大变形下超声与电池变形失效监测的映射关系,提出了碰撞变形下基于超声传感器的判定方法。 展开更多
关键词 锂离子电池 超声导波 碰撞 变形 状态监测
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基于超声导波模态分离的全聚焦加权成像方法
17
作者 蒋盖 胡少鹏 左浩 《振动与冲击》 北大核心 2025年第7期8-15,共8页
针对环形阵列超声导波相控阵全聚焦成像法伪像多、成像质量较低的问题,提出一种适用于薄壁结构损伤识别定位的全聚焦加权成像方法。首先,根据Lamb波散射模型和频散先验曲线构造单模态频散字典,构建多模态响应信号与单模态频散字典间的... 针对环形阵列超声导波相控阵全聚焦成像法伪像多、成像质量较低的问题,提出一种适用于薄壁结构损伤识别定位的全聚焦加权成像方法。首先,根据Lamb波散射模型和频散先验曲线构造单模态频散字典,构建多模态响应信号与单模态频散字典间的稀疏模型并求解,使得多模态响应信号在单模态频散字典下稀疏表示,实现超声导波模态分离;然后,引入虚拟时间反转技术消除全矩阵数据中单模态响应信号的频散,矫正相位偏差,补偿幅值衰减;最后,将损伤成像区域划分成若干网格,并假设每个网格点均有潜在损伤的可能,以此构造损伤散射字典,构建单模态响应信号与潜在损伤原子间的稀疏模型并求解得到权重因子,实现损伤全聚焦加权成像。试验结果表明,所提的全聚焦加权成像方法能够实现铝板结构单损伤、多损伤高精度定位和高分辨率成像,最大误差为6.3 mm。 展开更多
关键词 超声导波 模态分离 频散补偿 损伤识别 加权成像
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NLFM-Barker编码激励超声导波的钢轨缺陷检测方法研究
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作者 魏小源 戴晶 +2 位作者 井晶 杨晓辉 张雅文 《电子测量与仪器学报》 北大核心 2025年第8期101-114,共14页
针对超声导波进行钢轨缺陷检测时回波信噪比低、高旁瓣及宽主瓣等问题,提出了一种基于非线性调频(NLFM)-Barker编码激励的超声导波检测方法。首先,用Barker码为基础编码,分别与正弦信号、线性调频(LFM)信号与NLFM信号相复合。其次,通过... 针对超声导波进行钢轨缺陷检测时回波信噪比低、高旁瓣及宽主瓣等问题,提出了一种基于非线性调频(NLFM)-Barker编码激励的超声导波检测方法。首先,用Barker码为基础编码,分别与正弦信号、线性调频(LFM)信号与NLFM信号相复合。其次,通过仿真对比分析上述3种复合编码信号的时域、频域与脉冲压缩特性。仿真结果表明,通过加权匹配滤波后,NLFM-Barker的脉冲压缩信号在-6 dB处主瓣宽度(main-lobe width,MLW)最窄且为9.23μs。最后,为了进一步验证所提复合编码激励的有效性,在2000 mm长CHN60型钢轨上通过粘贴不同大小质量块来模拟缺陷进行实验。实验结果表明,当钢轨完好时,NLFM-Barker信号主瓣宽度较传统的Sin-Barker缩短了5.9%且峰值旁瓣水平(peak-sidelobe level,PSL)降低了2.1614 dB;当钢轨腰部存在缺陷且采用NLFM-Barker编码激励时,接收超声导波信号在不同缺陷之间能量变化更为明显。综上所述,该研究可为钢轨腰部缺陷检测与定量分析提供了一种可靠有效的解决方案。 展开更多
关键词 超声导波 NLFM信号 Barker编码 钢轨缺陷检测 脉冲压缩
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焊缝散射条件下板中超声导波直线阵列多帧变秩成像检测
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作者 朱新杰 李永涛 +2 位作者 邓明晰 姚森 张洁 《焊接学报》 北大核心 2025年第1期80-86,共7页
焊缝散射条件下板中超声导波阵列成像检测具有重要意义.将超声水平剪切(shear horizontal,SH)导波直线阵列多帧变秩成像用于焊接板结构检测,探讨了在焊缝散射条件下超声导波直线阵列多帧变秩成像机理,分析了接收矩阵与其秩的关系.结果表... 焊缝散射条件下板中超声导波阵列成像检测具有重要意义.将超声水平剪切(shear horizontal,SH)导波直线阵列多帧变秩成像用于焊接板结构检测,探讨了在焊缝散射条件下超声导波直线阵列多帧变秩成像机理,分析了接收矩阵与其秩的关系.结果表明,当焊缝散射因子k≥2时,接收矩阵的秩会增加至合成孔径阵列阵元数的(k-1)倍.随着接收矩阵秩的增加,多帧变秩图像缺陷灰度和信噪比(signal-to-noise ratio,SNR)得到不同程度增大,半满秩时SNR曲线出现拐点,秩为满秩的2/3时,成像效果较好.超声导波直线阵列多帧变秩成像能够有效表征焊接结构板中与波长尺寸相当的缺陷信息,成像检测试验验证了理论分析的有效性,焊缝散射条件下板中超声导波直线阵列多帧变秩成像检测具有较好的可行性. 展开更多
关键词 焊缝散射 超声导波 直线阵列 多帧变秩 成像检测
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超声导波管道局部污垢定位与量化研究
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作者 乔保强 邢涛 《化工设备与管道》 北大核心 2025年第4期66-73,共8页
污垢在管道中的堆积会影响流体流动,增加管道破裂和腐蚀风险。因此提出一种基于L(0,2)模态导波和匹配追踪算法的污垢检测技术,结合仿真以及实验结果对管道中的污垢进行轴向定位并绘制了污垢指数随污垢厚度变化的关系曲线。结果表明:超... 污垢在管道中的堆积会影响流体流动,增加管道破裂和腐蚀风险。因此提出一种基于L(0,2)模态导波和匹配追踪算法的污垢检测技术,结合仿真以及实验结果对管道中的污垢进行轴向定位并绘制了污垢指数随污垢厚度变化的关系曲线。结果表明:超声导波对污垢的轴向定位误差不超过5%,匹配追踪算法可有效分解污垢前后端的回波信号并量化污垢的轴向长度,污垢指数与污垢堆积的厚度成正相关。方法可准确高效地检测管道中的污垢堆积,对使用超声导波检测管道中局部污垢堆积程度具有一定的指导意义。 展开更多
关键词 管道污垢定位 污垢堆积量化 超声导波 匹配追踪 数值模拟
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