基于压电陶瓷片的Lamb波单模态激励及缺陷检测的实验研究

为了激励Lamb波单一模态的S0和A0,采用2个相同的直径14 mm、厚0.8 mm的压电陶瓷片对称粘贴在2 mm厚的有机玻璃板上作激励传感器,在另一位置布置同一尺寸的压电陶瓷片作接收传感器.采用一发一收法,在低于100 kHz的频段内,激励传感器在板中分别单片、2片对称和反对称并联激励Lamb波,分析接收信号中模态成分的变化.并在此基础上,采用3种不同的激励Lamb波的方式对板中模拟缺陷进行了检测.实验结果表明,在一定频段内,对称并联激励压电陶瓷片可以有效抑制A0模态,得到较为单一的S0模态,而反对称并联激励压电陶瓷片能有效抑制S0模态,得到较为单一的A0模态;激励的Lamb波信号中模态越单一,缺陷回波越易识别.

EMAT在铝板上下表面激发lamb波的单一模态仿真研究

EMAT激发出的用于无损检测的lamb波具有多模态和频散的特点,这就给信号的后续处理和分析造成了一定的困难。根据在低频厚积的条件下lamb波对称模态A0和反对称模态S0的振动特点,在运用ANSYS仿真时采用点力仿真的方法,在铝板的上下表面相对应的位置同时施加不同方向x轴和y轴的洛伦兹力。就结果进行了比较。仿真结果表明在低频厚积的情况下施加某些特定加载的洛伦兹力条件可以削弱某一模态甚至可以激发出良好的单一模态。就结果分析得知施加x轴同方向的力和施加y轴反方向的力可以认为是施加对称条件有利于激发单一的S0模态;反之认为是施加反对称条件有利于激发单一的A0模态,这减弱了后期的信号处理分析的困难程度,提高了检测的精确度。

非浸入式超声导波液位测量方法研究

从Navier运动方程出发,求解了自由平板和覆水平板中导波的特征方程,并绘制了其频散曲线。自由平板和覆水平板频散特性对比分析后,发现了覆水平板中导波模态较自由平板多了一种Quasi-Scholte模态导波。通过数值计算、有限元模拟和实验研究,分别对自由平板和覆水平板中导波的传播特性和模态进行验证。在低频区,A_0模态导波存在于自由平板中,而Quasi-Scholte模态导波只存在于覆水平板中。利用Quasi-Scholte模态和A_0模态导波的传播特性设计液位测量实验,采用一激一收压电传感器布置方式,频率130 k Hz的2.5周期汉宁窗调制正弦波作为检测信号,结果表明,液位与导波传播时间呈线性关系,能够用于容器内液位测量。

储罐底板缺陷兰姆波检测的影响因素

由于检测条件、储罐内容物等因素的影响,在役油气储罐底板腐蚀检测问题尚未得到有效解决。基于超声兰姆波的多模态及频散特性,利用可变角度探头分别激发出含A0和S0两种模态的兰姆波进行检测试验。通过在储罐底板漏磁检测标准试板上进行检测,研究了波结构对兰姆波检测的影响以及缺陷横截面积与回波信号幅度的关系。针对板厚为6.8mm的钢板确定了最佳入射角,并从兰姆波振动位移和能流密度分布的角度对试验所得结果进行了分析。结果表明:在工作频率一定的条件下,波结构是影响兰姆波检测的重要因素;缺陷回波信号幅值随缺陷横截面积的增大而增大,不同模态对同一类缺陷的横截面积和缺陷深度变化呈现不同敏感性,同一模态对不同类缺陷横截面积和缺陷深度变化的敏感程度也不同。