基于经验模态分解和小波包能量熵的杉木加载过程中细观损伤监测与识别

【目的】细观损伤是承载木材断裂的主要原因之一。木材的多孔层状结构使其损伤过程变得复杂,针对单一信号处理方法较难充分挖掘木材断裂声发射信号中的细观损伤信息,造成识别信息不充分、不完备的问题。本研究提出通过经验模态分解(EMD)和小波包能量熵结合的信号处理方法,通过声发射无损检测手段,识别杉木加载过程中的细观损伤类型。【方法】以杉木为研究对象,进行单轴压缩、双悬臂梁和顺纹拉伸3种单一损伤试验,并对其进行加载过程中声发射信号的采集、监测与分析。通过小波包阈值法消除损伤试验中采集的声发射信号噪声,经由EMD和相关系数计算,分离出最能体现杉木细观损伤特征的本征模态(IMF)分量,并对IMF分量进行基于傅里叶变换的峰值频率分析和小波包能量熵分析,提取杉木细观损伤的特征。【结果】(1)EMD和小波包能量熵结合的信号处理方法能够判断杉木加载过程中声发射信号对应的细观损伤类型与构成。(2)杉木不同细观损伤类型的声发射信号对应不同的小波包能量熵区间:胞壁屈曲与塌溃(0.69~0.99)、层间开裂(1.57~1.78)、纤维束断裂(1.92~2.27)。(3)宏观断口观察和电镜显微分析验证了该方法的准确性。【结论】经验模态分解–小波包能量熵法避免了声发射信号模态堆叠的影响,并解决了木材细观损伤复杂且难以识别的问题,为杉木木材断裂的早期诊断方法提供了理论支撑。

细观尺度下表面波法检测混凝土表面裂缝深度研究

基于表面波截止频率检测混凝土表面裂缝深度是一种有效的无损检测方法。目前通常使用频率透射比法来识别截止频率,但该方法受混凝土细观结构影响较大,识别效果较差。为提高截止频率的识别精度,本文提出了多道信号相移频散分析法,开展了表面波检测均匀介质和混凝土细观模型表面裂缝深度的有限元模拟,通过对比研究频率透射比法和多道信号相移频散分析法的检测机理和识别效果,给出了截止频率的识别标准,最后分析了骨料、孔隙率和检测频率对多道信号相移频散分析法的影响。研究结果表明,多道信号相移频散分析法的识别效果较好,且不受细观结构和缝厚比的影响;骨料粒径、含量和弹性模量的变化基本不影响该方法对截止频率的有效识别;当表面波波长小于构件厚度且孔隙率不超过4%时,该方法仍具备较好的识别效果。本研究可为实际工程中混凝土表面裂缝深度的定量检测提供理论基础。

声波透射法在大直径灌注桩桩身完整性检测中的应用

大直径钻孔灌注桩施工过程中可能出现桩身缺陷,影响桩身的完整性、承载力。因此,对大直径钻孔灌注桩进行桩身完整性检测,是保证工程质量的有效措施。超声波透射法检测大直径钻孔灌注桩应严格遵循现场检测流程。结合工程实例,对基桩完整性良好及存在缺陷时的实测波形进行对比,进而做出桩身完整性评判。实践表明,声波透射法可准确判断大直径钻孔灌注桩是否存在缺陷,是一种有效的桩身完整性检测手段。

TSP法超前地质预报技术在滇中引水断层的应用研究

通过当前借助隧道超前地质预报技术对隧洞中断层判定在业界已取得了一定的成果,但实际在引水隧道工程中往往也面临着地质条件复杂多变的断层,而能准确探测出这些断层对于保障引水隧洞的安全开挖是一项急需迫切解决的研究。此次研究采用TSP法进行,分析了在断层中对TSP的数据采集主要因素,并对滇中引水工程中两处隧道断层的地质情况进行探测,通过资料处理及对比分析,最终与开挖结果进行验证,取得了较好的预报效果,为引水隧洞断层段的预报分析提供了较好的参考。

微流场渗流检测技术在水库渗漏处理中的应用研究

渗漏是影响水库大坝整体安全的关键因素,如何有效的检测水库大坝的渗漏点、渗漏通道和渗漏流速等一直是坝工安全领域研究的热点。针对目前水库大坝渗漏点难以精确定位和对渗漏量测量不准确等问题,阐述了声呐流速测量原理,提出了微流场渗流检测技术,并依托板桥水库实际工程展开应用。通过采用“DB-VI三维流速矢量声纳测量仪”,对板桥水库混凝土溢流坝裂缝渗漏通道进行检测,精细地测量出声波在流体中能量传递的大小与分布,同时,结合水下摄像进行了验证,确认了主要渗漏点的位置,为采取针对性的处理措施提供了依据。

奥氏体不锈钢焊缝中的声学仿真模型与全聚焦成像检测

声波在奥氏体不锈钢焊缝中传播时声束弯曲,为超声成像带来了困难。基于Ogilvy焊缝模型,建立了奥氏体不锈钢焊缝非均匀各向异性声场仿真模型,采用Dijkstra路径搜索算法对各向异性条件下的声传播路径和声传播时间进行了数值模拟和分析。在此基础上,采用Verasonics超声相控阵成像系统,进行了奥氏体不锈钢焊缝的全聚焦成像实验,采集全矩阵回波数据,并结合理论模型计算的声传播路径和相应的传播时间,进行了成像结果修正。结果表明,与均匀介质模型的全聚焦成像结果相比,基于该文模型的焊缝全聚焦成像检测结果具有更高的缺陷定位精度和分辨率,验证了该方法的可行性,为奥氏体不锈钢焊缝成像检测提供了新的思路。

冲击回波测试混凝土试件弹性波波速研究

通过有限元分析和试验,采用冲击回波方法替代传统超声波测试水工混凝土试件P波波速,以此来确定弹性波波速与混凝土强度之间的相关关系,建立工程弹性波专用评价曲线。结论表明钢球与混凝土敲击接触时间50~400μs范围内冲击回波测试结果不受影响,100~200μs范围内频谱图卓越频率识别效果最佳;150 mm立方体和100×100 mm（或150×150 mm）芯样试件＂视P波波速＂分别为三维P波波速的86.4%和90.0%。经试验验证,立方体试件与圆柱体试件＂视P波波速＂的比值为0.905,与理论分析值0.911非常接近。

声波CT测试系统及其在大坝混凝土质量探测中的应用

在分析已有大坝CT测试系统的基础上,配置了由超磁致震源、串式超声波换能器及超声仪组成的声波CT测试系统.该系统方便、实用,解决了大坝混凝土CT探测中传播距离与检测分辨率之间的矛盾.

高密度电法仪在工程隐患探测中的应用

利用引进的高密度电法仪,对一些实际工程隐患进行了调查,证明该技术在采空区调查、防渗墙渗漏检测和堤防缺陷调查等领域均具有很大技术优势,所获得的信息对于工程建设具有一定的参考意义。

冲击回波法检测隧洞混凝土衬砌厚度

冲击回波法是通过接收、分析在混凝土中传播的回波信号,判断结构混凝土厚度和内部质量的新型无损检测技术。室内试验和工程应用研究表明,该方法为隧洞混凝土衬砌厚度检测提供了一个有效的测试手段。

电磁声发射-电磁超声的复合检测原理及激励线圈设计

在工作环境恶劣的铝合金板表面,容易由微细裂纹和疲劳损伤引起脆性断裂或者疲劳断裂,进而引发灾难性事故。提出融合电磁声发射(EMAE)和电磁超声(EMAT)的复合无损检测方法,该复合方法在不需要增加额外激励电路和线圈的条件下可对表面与近表面的微细裂纹进行检测,弥补了在关键部位单一检测不充分、不可靠。设计了复合检测激励线圈,并利用有限元方法进行了仿真。仿真的结果表明线圈可以满足预期要求。

声波在电站锅炉含颗粒介质气体中的衰减特性

采用数值计算方法研究了可听声频率范围内声波在电站锅炉炉膛中的衰减机理,建立了电站锅炉含颗粒介质气体中的声衰减系数计算公式,得到了声衰减系数与声频率、颗粒介质体积分数、颗粒粒径及烟气温度的关系.根据多体多次散射理论,对颗粒介质体积分数较大的循环流化床锅炉中的声波衰减特性进行了讨论,并对其声衰减系数进行了修正.结果表明:对于一般燃煤锅炉,随着烟气温度的升高以及颗粒介质体积分数和声频率的增大,声衰减系数增大,随着颗粒粒径的增大,声衰减系数减小;循环流化床锅炉中的声波衰减主要来源于颗粒介质表面的热传导耗散.

基于振动理论的水工结构无损检测技术研究综述

无损检测技术是检测水工结构隐患及损伤的方法之一.鉴于水工结构的特点和复杂性,重点介绍了基于振动理论的适用于水工结构现场无损检测的振动法.根据振动法利用系统模态参数的变化和结构的振动响应而对水工结构进行无损检测这一基本原理,综述了国内外基于振动理论的水工结构无损检测技术的研究现状.结果表明,目前对于大型复杂水工结构无损检测的研究大多是针对不同的问题而采取的具体方法;在现场检测时,保证检测结果正确的首要条件是合理有效的激励;对于结构损伤或破损检测,扩阶和缩聚都十分重要.最后指出,为提高振动法的实用性及精度,必须找出损伤结构动力特性的变化规律;重视和发展隐患及损伤的早期探测技术和信息处理技术,以及基于神经网络和模糊数学的无损检测技术,为处理病险水利水电设施提供科学依据.

超声波单面平测法检测中的若干问题及改进方法

现行单面平测法中将不跨缝平测所得波速作为绕射波速度的方法在理论上是不严格的,同时将所有裂缝当作垂直裂缝处理也与一些实际情况不符,斜裂缝也是普遍存在的,这些问题都会影响单面平测法结果的准确性,降低检测质量。本文提出了两种避免以上问题的超声波检测方法,即投影点法和反相法,并讨论了反相现象出现的理论依据。同时,若干具有斜裂缝的混凝土模型被制作用来进行检测实验,验证了新方法和及其公式的合理性。最后,对两种方法的优缺点进行了比较。

探地雷达在心墙坝安全鉴定中应用分析

水库是农田灌溉和乡镇安全饮水的重要水利基础设施,心墙坝在建设和运行过程中,填筑质量不均或防渗能力的下降,易形成安全隐患.为有效提高心墙坝安全鉴定精准度和高质量发展,结合探地雷达在某心墙坝安全鉴定中应用实例,总结了探地雷达实践经验和问题,展望了探地雷达、水库安全鉴定发展趋势与方向,为完成"十四五"期间水库除险加固和运行管护的总体要求提供一定的支撑.

WTMM法在土木工程反射波法无损检测中的应用

将小波理论应用于土木工程的无损检测(NDT)领域,利用基于连续小波变换(CWT)的小波变换模极大值(WTMM),提出了一条对振动法反射波中的P,S波进行检测的技术路线,并开发了相应软件系统。通过实例分析,认为该技术具有较强的噪声适应能力,精度较高且能够实现P,S波波至时刻的自动辨识。该方法可以为其他相类似工程所借鉴,具有较好的应用价值。

固液悬浮体系下超声波浓度测量技术进展

在工业生产和科学实验中,固液悬浮体系是一种非常重要的流体类型,其浓度与均匀性变化直接决定了最终制品的物理化学性能及服役稳定性。对其进行实时、原位、高精度测量具有重要意义。因为超声波技术具有非接触、精度高、响应速度快等优点,所以该文重点介绍了基于该技术实现固液悬浮体系浓度测量的方法,回顾了国内外发展状况,特别是对该技术在浆液混合过程监控方向的应用做出了介绍和总结。最后,对该领域的发展趋势进行了展望。

混凝土声弹应力测试技术的新进展

综述近年来国内外声弹理论的最新进展,重点介绍了声弹理论在混凝土工作应力测试方面的相关理论成果,并对混凝土声弹应力测试技术今后的发展提出了看法。

超声波时差法在流量自动监测中的应用——以牛栏江-滇池补水工程为例

为解决牛栏江-滇池补水工程调水水量在线监测中存在的精度问题,依据超声波时差法的方法原理,结合该工程调水末端测验断面水文特性,采用8声路超声波传感器等设施设备实现前端数据采集,经超声波时差法流量模型计算实时流量,再通过GSM信道传送到中心站,对数据进行分析处理、存储、转录、发布,实现WEB远程实时流量、工作状态等查询功能。经2 a多的运行,系统正常稳定,其监测精度满足一类精度站要求,可为河渠人工规则断面流量自动监测提供参考。

超声脉冲法在水利工程质量检测中的应用

简要介绍了超声脉冲法无损检测的原理,提出了应用该法检测引水钢管壁厚、对接钢焊缝以及混凝土质量的方法,并根据检测经验指出检测过程中应注意的问题。