弯折波导杆的超声斜入射方法

波导杆技术是一种有效的超声辅助检测方法,在提升高温关键承压设备安全运行方面具有重要作用。现有的波导换能器因直入式发射声波,常被用来在线监测壁厚的腐蚀进程,难以对指定方向的缺陷进行有效检测。为了解决这个难题,基于斯涅耳定理以及导波的频散特性提出了一种弯折结构的波导杆来实现超声斜入射。首先分析了弯折波导杆中水平剪切波的传播特性,探究了波导杆的厚度、弯折角度对杆中声波传播的影响规律;然后,进一步研究了弯折波导杆在半无限空间内的声束指向性;最后通过一对弯折波导杆在线检测结构内部缺陷的试验证明了波导超声斜入射的应用价值。研究结果为基于斜入射技术的波导超声在线监测提供了坚实的理论基础。

钎焊耦合高温波导杆技术测厚可靠性研究

高温环境下,由于腐蚀、冲刷等原因,导致典型承压设备的壁厚减薄位置具有相对固定性,减薄部位是泄漏、开裂的高风险区,波导杆在线监测技术是提高承压设备运行安全性的有力保障。为了提升壁厚监测的长期可靠性,将波导杆与被测试样采用钎焊耦合的连接方式,探索了一种超声波长期测量高温结构壁厚测量的方法;然后通过大量试验研究,证明了基于钎焊耦合的波导杆技术可以长期稳定地激发并传递纯净的非频散类SH0波,并精确地测量了0~300℃的温度范围下SH0*波在316L不锈钢中的传播速度,为高温环境中在役设备损伤的测量提供了精准的超声波速度值。然后对不同厚度的试样,在不同温度下研究了测厚的可靠性和长期稳定性,发现基于钎焊耦合的波导杆技术可以准确地测量出试样±0.1 mm的厚度变化;该测量技术绝对误差小于0.05 mm,且各个测试点的相对误差均小于0.5%。试验结果,表明基于钎焊耦合的高温波导杆技术可以长期稳定地用于高温结构的壁厚监测,并且测量精度较高。

圆形波导杆中两种情况下声信号的传播特性

选取了7种不同直径的圆钢波导杆,分别在波导杆的端面圆心和圆周表面上进行断铅声信号实验。重点分析了直径为10 mm波导杆在长度为2.5 m、1.0 m时的实验数据,分析了波导杆直径和长度的变化对其所传递声信号的纵波分离、幅值、上升时间、持续时间及信号强度的影响。总结了7种不同直径的波导杆在不同长度下声信号的纵波分离和幅值的变化特点,提出了在实际应用中波导杆直径和长度的选取原则。分析了波导杆传递的信号时域图,计算了声信号在波导杆传播中的纵波和横波速度,提出了解决因声速变化而引起信号源定位误差的措施。

波导杆中声发射源传播特性实验研究

为了研究标准断铅声发射源的首次反射峰值电压、电压值、杆直径和长度的相互关系,建立了3种长度、7种不同直径的波导杆声发射实验系统,对模拟声发射信号在波导杆中传播过程进行了实验研究,得到了声发射波在波导杆中传播过程衰减较小的结论。

波导杆辅助声发射检测承压管道泄漏实验研究

在实验室将3根波导杆焊在实验用承压管道上,建立了声发射检测系统。通过对承压管道泄漏过程的声发射在线监测,分析了在不同压力、不同泄漏孔径情况下,波导杆上传感器所接收的信号幅度的规律,得出了波导杆可以应用于特殊工况下管道气体泄漏声发射检测的结论。

不同加载速率下波导杆三点弯曲声发射参数分析

为探究边坡内部的滑移过程中声发射(AE)信号相关参数的变化特征,预测边坡的滑移速率,开展不同加载速率下砂砾填充有源波导杆三点弯曲试验,分析幅值、b值、振铃计数、能量和主频幅值等AE参数与加载速率的关系。结果表明:AE信号的幅值随着加载速率增加逐渐增大,b值逐渐减小;振铃计数随着加载时间的增加呈线性增加,振铃计数的增长速率随加载速率的增加呈幂函数增加;能量随着加载时间的增加呈指数函数增加;主频幅值随着加载时间和加载速率的增加而增大,主频幅值在低频与中低频段(20~200 kHz)上的变化比较明显。

波导杆在不同介质中声发射特性实验研究

针对在高温、深冷、辐射和埋地等特殊工况条件下,应用声发射检测技术对压力容器、管道等设备进行检测时很难把传感器直接安装在被检测对象表面的问题,对声发射检测技术的辅助检测工具波导杆在水、油、土壤介质中信号传播的特点进行实验研究,通过对波导杆接收声发射信号的幅度分析,研究不同介质中声发射信号的传播特点。结果显示,应用波导杆在空气、土壤、油、水介质中进行声发射检测是可行的。

波导杆在水中声发射特性实验研究

在声发射检测特定环境下必须使用波导杆来进行辅助检测。文章在实验室内将波导杆放在水介质环境中,研究模拟声发射信号在水中随波导杆距底板高度、信号源距波导杆正下端距离变化的规律。

波导杆中声发射信号传播特性实验

将波导杆简化为一维弹性杆,分析了声发射源产生的声发射信号在不同直径波导杆中的传播特性,以及声发射信号在波导杆中反射的特点,给出了动态响应的数学模型;通过对常用不同直径波导杆的室内实验,给出了声发射信号在波导杆中传播特性,为选择传播衰减小、传播特性好的波导杆提供理论、实验依据.

波导杆导波特性数值模拟

波导杆是特殊工况下声发射检测的一种辅助工具,波导杆起到传递声发射信号的作用,但是声发射信号在波导杆中传播时会产生衰减,这会影响到检测结果。针对上述问题,根据应力波在波导杆中传播的基本理论,利用ABAQUS软件建立波导杆导波特性的数值模型,模拟了不同长度、不同直径的波导杆对应力波传播特性的影响。通过对模拟结果的对比分析,确定直径为6mm、长度不超过0.5m的波导杆对应力波的衰减小,对声发射信号强度基本没有影响。模拟结果与实验结果具有良好的一致性。

高温条件下波导杆的在线损伤检测

高温条件下进行声发射检测时,常温传感器不能直接耦合在被测对象的表面上,需要利用波导杆将传感器与被测对象连接起来.因此,为了实际检测的方便,开展了波导杆辅助检测工具的特性研究,分析了波导杆材料、直径、长度等对声发射检测的影响.

不同材料波导杆在水中的声波传播特性

由信号发生器产生的声波在水中通过不同材料波导杆时,其传播特性会发生改变,采用全波形声发射仪对其进行了波形数据检测、参数和波形分析,系统研究了声波通过水中不同材料波导杆的传播特性。结果表明:声波信号的幅度计数、振铃计数和能量计数的变化规律均稳定,并易于找出相应的变化规律;声波通过水中不同材料波导杆的时域波形均呈现衰减特征,而振幅频谱均呈现明显的频散现象;声波通过水中金属波导杆的传播特性优于水中塑料波导杆。所得结果为进一步研究地震波经深水井中不同材料波导杆的传播特性和开展地震监测奠定了基础。

波导杆的声信号频谱特性

文章选用了7种不同直径的圆钢作为实验用的波导杆,在其端面圆心处或在圆周表面上进行断铅信号实验,采用小波函数dB4对70多组实验数据进行处理,分析了信号在不同尺度下的时域、频域及能量分布特点,得出了波导杆长度变化对声信号频带和频带能量的分布影响大,波导杆直径的变化则无影响。提出了声信号经波导杆传递后其频率范围要变大。在波导杆端面圆心断铅时,其长度对声信号频带范围及频带能量有影响。在波导杆圆周表面上进行断铅时,其直径和长度的变化对声信号的频带范围和频带能量变化影响不明显,但其传递的声信号频带范围变宽。

适用于钠冷快堆检测的超声波导杆仿真研究

采用有限元仿真的方法,针对适用于钠冷快堆堆内高温环境的超声波导杆的声波传播特性进行了仿真研究,分析了不锈钢超声波导杆中尾随脉冲出现的原因,并针对这一现象,分别对高温下的圆柱形、单锥形、双锥形超声波导杆进行仿真研究,实验结果表明,高温环境有利于波导杆噪声的抑制,单、双锥形超声波导杆对于噪声的抑制具有显著的效果。

声发射信号在圆柱型波导杆中的传播特性

选用5种长度、两种直径的圆柱型波导杆,分别在其端面圆心、圆周表面上进行断铅试验。并对比分析了不同长度、直径的波导杆对接收声发射(AE)信号的幅度、时域波形、幅频特性产生的影响。结果表明:随着波导杆长度的增加,端面圆心、圆周表面上声发射信号的幅度都有衰减趋势。其中,端面圆心处的声发射信号幅度较圆周表面上的衰减大。相同长度的波导杆,直径越大,接收到声发射信号的幅度越小;而相同直径的波导杆,长度较长接收声发射信号的时域波形图在时间轴上伸展较宽;相同长度、不同直径的波导杆,直径大的对声发射信号有频散作用。

超声波波导杆技术在钠环境下的应用概述

钠冷快堆作为第四代反应堆,以其高效、清洁等优势成为备受关注的反应堆堆型。中国实验快堆(CEFR)作为钠冷快堆,采用液态金属钠作为一回路冷却剂和二回路的载热剂,由于金属钠的不透光性及高温,导致常规的仪表无法对其进行状态监测,而在高温环境下使用超声波波导管技术对液态金属钠状态进行监测,并且对钠管道与大型盛钠容器中的遗落物进行定位。本文基于对超声波波导杆所涉及的技术研究进行调研,指出适用于钠环境下运波导杆材料及结构,可对后续相关仪表国产化提供研发思路,并且对于提高反应堆安全具有重要意义。

在模拟深井水中经波导杆传播的声发射信号特征研究

本文对由断铅产生的声发射信号在模拟深井水中经圆柱形波导杆传播的波形、波谱特征进行了实验研究,并探究了声发射信号在水–声耦合系统中的衰减规律。结果表明,在模拟深井水中经波导杆传播的声发射信号比单一波导杆传播声发射信号的最大幅值、持续时间、振铃计数、能量等均相应减小,而且声发射信号发生明显的频散现象,其频率段能量主要分布在第四、五波段。

超声振动系统中横向波导杆的计算

问题是这样提出来的:有的超声应用中,要用到超声弯曲振动杆件,尤其是超声焊接中,常用这种弯曲振动杆件。但是,在使用中,发现设计频率和实测频率差别较大,往往和其他振动元件配合不上,即使勉强凑在一起,振动寿命也短。特别对大功率的超声弯曲振动杆件,设计频率和实测频率差别更大,有的相差20％以上,振动系统的寿命就更短了。制作一个振动系统,来回加工周期要好几个月,经过试验,有的就根本用不成。

基于超声导波的氟化工高温管道壁厚检测技术

基于超声导波无损检测技术,开发了一套应用于氟化工装置高温管道的壁厚检测装备,结合无线传输技术能够实现对高温管道腐蚀状况的长期在线监测,进而降低因腐蚀问题造成的泄漏、破裂等事故的发生频率。采用矩形波导杆作为温度缓冲结构,在超声换能器和高温管道之间实现自然降温,同时还能作为传递非频散水平剪切波的媒介。利用COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件对波导杆和高温试件进行热仿真分析和超声波场模拟,对波导杆进行结构优化,并在波导杆上激励和接收了非频散水平剪切波。对常温和高温工况下的不锈钢板进行试验和仿真分析,研究了超声导波的传播特性与机理,测量了不同温度下的钢板厚度,揭示了温度对厚度测量的影响规律。

声发射信号在导波杆中传播的放大规律实验研究

根据弹性动力学理论关于弹性波经过变截面杆其位移透射系数增加的原理,设计一系列杆底部为阶梯形或圆锥形接头的新型导波杆,通过实验证明,与普通导波杆相比,其可以起到放大声发射信号而不改变其类型的作用,为后续波形分析提供方便,提高检测精度。实验还证明:导波杆的放大系数与杆的大小面积比值有关,小端面面积一定时,增加大端面面积,将使阶梯杆和圆锥杆放大系数都增加;大小端面面积相同的圆锥杆和锥度大的圆锥杆放大系数大。考虑实际金属,除了弹性外还有粘性和塑性,内部还有杂质和缺陷,会引起能量的衰减和频散效应,建议实际检测中选用大小面积比比值大的,并且锥度大的圆锥形导波杆,同时选择均匀和弹性好的材料,以得到清晰的信号波形。