基于超声相控技术的船舶吃水测量方法

为了解决内河船舶因超吃水引起的通航阻塞以及船舶安全问题,提出一种基于超声相控技术的船舶吃水测量方法。以超声相控技术为理论基础,通过控制一维线型超声相控阵列换能器发射聚焦声波,实现对目标船舶的相控扫描,获取各扫描点的回波信号;利用匹配滤波算法对回波信号进行滤波,改善信噪比;利用阈值法提取回波信号的时延;利用渡越时间法,计算出扫描点到各发射振元中心的距离,利用双曲交汇法计算出扫描点的空间坐标;分析回波信号幅值和扫描点位置坐标即可得到船舶吃水深度。为验证方法的可靠性,搭建了小比尺船模吃水测量实验系统,分析了110~140 mm不同吃水深度下的实验结果,计算了实际吃水与测量吃水间的相对误差。实验结果表明,使用匹配滤波法处理后的回波信号信噪比从15.26 dB提高至36.39 dB,实验时,最大相对误差出现在船舶实际吃水130 mm时,绝对误差为2.3 mm,相对误差为1.7%。

钢结构桥梁质量检测超声相控技术研究应用

钢结构桥梁焊缝质量检测常用的方法有超声波法、磁粉法、渗透法和射线法。由于上述各种方法都存在一定的局限性,在实际工作过程中,经常需要多方法相互验证,影响现场检测效率。在对行业相关规范中规定的各类方法优缺点分析的基础上,分别采用检测原理分析和方法比对实验两种手段,对将超声相控阵检测技术应用于钢结构桥梁焊缝质量检测中的可行性进行分析和论证。结果表明,超声相控阵技术检测结果明显优于普通超声波法,并且与射线法之间具有良好的替代效果。

基于超声相控技术的新型船舶计重方法研究

针对传统水尺计重存在的成本高、效率低、误差大的问题,提出一种基于超声相控技术的新型船舶计重方法。以超声相控技术为基础,设计了用于船舶计重的超声阵列换能器,搭建测试平台对换能器的性能进行测试,之后利用该换能器对加载重前后的水下船体进行相控扫描,同时重构出水下船体三维模型并计算出体积,利用阿基米德定理计算排水量,最后根据排水量之差计算出载重。以小型载重船模为测量对象,计算在不同载重时的误差大小,并对船模下降20mm时的计重结果进行不确定度分析。结果表明,载重10kg以内时该方法的计重误差不超过2%,随着载重量的增加计重误差会相应减小。

超声相控阵技术在起重机金属结构损伤检测中的应用研究

超声相控阵技术由于其多通道信号实时动态分析的能力,能够快速、准确地处理和分析结构内部缺陷,已经成为一种新型且有效的无损检测技术。本研究旨在探索和验证超声相控阵技术在起重机金属结构损伤检测中的应用效果。由于起重机在长期使用过程中,特别是在室外和露天环境下,容易产生疲劳、腐蚀和裂纹等多种损伤,这给起重机的安全运行带来了隐患。另外,起重机庞大复杂的结构使得使用传统无损检测方法难以全面覆盖或高效检测其金属结构。该研究通过建立针对起重机主梁结构损伤的模型,并采用超声相控阵技术进行仿真模拟和实验检测,利用多个压电式传感单元组成的阵列,按照特定结构排列和时序激励产生超声波,通过对波形、相位和幅度进行调节以实现声波束的偏转和聚焦,从而达到准确定位结构内部损伤的目的。结果表明,该技术能够以更广泛的覆盖范围和更快的扫描速度对损伤进行检测,且具备更高的定位精度。通过对起重机金属结构损伤检测的仿真模拟和实验验证,证实超声相控阵技术不仅能够提高损伤检测的效率和覆盖范围,还能提高损伤定位的精确度,能够有效地应对复杂结构和庞大体积的起重机金属结构所面临的检测挑战。