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基于磁致伸缩导波的钢管无损检测实验研究

柯岩  
【摘要】: 导波技术用于长距离管线检测可以解决传统方法效率低且成本高的缺点。本文通过实验方法系统研究了基于磁致伸缩导波的钢管无损检测技术。 首先研制了实验原型样机,包括传感器、激励系统和检测系统三个部分。采用基于PC和单片机的上下位机结构,实现导波激励和信号采集的同步与自动化;为减小频散影响,采用矩形窗调制正弦波作为发射信号,设计了相应电路;通过采取接地屏蔽措施和数字平均方法分别从硬件上和软件上提高信号信噪比;基于凌华采集卡在Windows环境下编程实现信号的采集、记录和分析。实验结果表明:该样机能够有效用于低频磁致伸缩导波的实验研究。 其次,在无缺陷钢管上进行低频纵向模态导波传播实验,通过对检测信号在时域和时频域进行分析,并结合理论研究了激励的导波模式及其频散现象。为选择合适的实验参数,通过实验研究了激励脉冲包含的正弦波周数和偏置磁场强度对纵向模态导波激励的影响。设计了梳式、周向阵列和径向检测探头,并结合导波理论对其模式选择结果进行了分析。 最后,采用L(0,2)模式导波对通孔和横向刻槽两种人工缺陷进行了检测。对不同尺寸缺陷的检测结果表明,缺陷反射系数与截面积损失近似呈线性关系。对直径大于3.5mm的通孔和深度大于1.5mm的横向刻槽缺陷,可得到明显的回波信号。实验结果为导波技术工程应用提供了依据。


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