MsS超声导波检测系统在桥梁缆索检测中的应用

CJJ 99—2017《城市桥梁养护技术标准》规定,应每3年对桥梁缆索护层破损状况及钢丝锈蚀情况进行全面检测,可采用无损探伤或剥开已损坏的护层等方法检查,并测量锈蚀钢丝的实际有效面积。而MsS超声导波检测技术作为一种可以快速发现构件内部存在截面损失的磁致伸缩超声导波检测方法,可实现大面积快速扫查,一次可以检测上百米的距离;检测灵敏度高,最高检测灵敏度能够达到截面积损失率的1%,可靠检测灵敏度能够达到截面积损失率的5%,当进行在线腐蚀检测与长期状态监测时,灵敏度能够达到截面积损失率的0.6%。

基于磁致伸缩效应在钢绞线中激励接收纵向导波模态的试验研究

对利用磁致伸缩效应在钢绞线中激励接收纵向导波模态的方法进行理论分析和试验研究。分析在公称直径为17.80mm的7芯钢绞线中纵向模态的传播特性。选取钢绞线外围钢丝中频率160kHz的L(0,1)模态用于钢绞线的健康检测。基于该模态的传播特性和钢绞线缠绕式外表面的特点,研制一种专用磁致伸缩传感器,用于7芯钢绞线的超声导波检测。该传感器的主要结构包括轴对称三磁路励磁结构和正反正绕向的三段式螺线管。三磁路励磁结构用来产生强度适合且均匀的偏置磁场,并设计专用夹片以降低钢绞线不规则外形所造成的空气磁阻。螺线管每段绕线的有效轴向宽度为频率160kHz的L(0,1)模态波长的一半。利用研制的磁致伸缩传感器,在长1180mm的自由钢绞线中进行超声导波的激励接收试验。试验结果表明,该传感器可以激励和接收选定的纵向模态L(0,1),为基于磁致伸缩效应的钢绞线超声导波检测奠定了一定基础。

一种磁致伸缩式超声波激发/接收传感器的研究

以研制磁致伸缩式超声波传感器为目标 ,分析了磁致伸缩式超声波传感器的工作原理———磁致伸缩效应及逆效应 ,重点讨论传感器结构设计及线圈参数选择计算 ,制作了磁致伸缩式超声波传感器。本文研制的传感器在脉冲激励电流的作用下 ,可在细丝中激发超声波 ,同时还可以接收细丝中传播的超声波 ;该传感器既可以激发扭转波 ,又可以激发纵波。可用于测量液位、温度、液体密度和材料的声速、弹性模量等物理量。

钢绞线用磁致伸缩传感器偏置磁场的有限元分析

首先对利用磁致伸缩效应在钢绞线中产生纵向模态的方法进行了理论分析.利用Maxwell三维磁场有限元分析软件对99mm长,公称直径17.80mm的7芯钢铰线建立模型.并依照磁路设计的相关理论,设计了利用双磁路及三磁路为7芯钢绞线提供偏置磁场的方案.最后,通过对磁路中的每根钢丝表面及中截面磁感应强度的比较分析,证明三磁路比双磁路的磁场强度更大,均匀性更好.

钢绞线中激励纵向模态的磁致伸缩型激励及接收器的选型

为在钢绞线中有效激励和接收纵向模态超声导波,对磁致伸缩型传感器的敏感元件螺线管的结构进行了优化,并进行了试验验证。首先,对利用磁致伸缩效应在钢绞线中激励及接收纵向模态超声导波的方法进行了分析,选用频率160kHz的L(0,1)纵向模态作为用于公称直径17.8mm的7芯钢绞线检测的导波。设计制作了激励该模态专用磁致伸缩型传感器。经过对结构和绕向不同的螺线管进行比较后,选取3段式螺线管作为磁致伸缩型传感器的敏感元件。为证实其检测能力,利用该传感器对钢绞线外围钢丝上的人工缺陷进行了检测,通过得到的实验信号可以很好确定缺陷位置。本文的研究为今后进一步检测钢绞线的健康状况奠定了基础。

基于磁致伸缩效应的超声导波技术导管架腐蚀检测试验

采用基于磁致伸缩传感器技术的超声导波技术对近浅海海洋平台导管架腐蚀状况检测进行了试验。结果表明,利用超声导波技术可以实现导管架全长度腐蚀状况快速检测。结果还表明,高频信号容易受到连接导管架的横梁影响,采用较低的激励频率更有利于分析海洋平台导管架腐蚀状况。由32 kHz检测数据分析可知,导管架腐蚀缺陷主要集中在两个区域,其中一个区域位于水下2 m附近,另一个区域位于导管架靠近海底部位,并且靠近海底越近,腐蚀越严重。

激励频率对扭转模态磁致伸缩导波检测性能影响

在综合考虑力-磁-声的多个物理场耦合的基础上,通过采用有限元数值仿真方法模拟扭转模态磁致伸缩导波对铁磁性管道的检测,研究激励电流频率对T模态导波检测效果的影响,并通过实验给予验证.结果表明:实验研究数据与仿真计算结果具有相同的变化趋势且存在一个最优频率;激励频率对检测效果有着明显的影响,通过调整激励频率能够使扭转模态导波幅值最大,实现磁致伸缩导波检测性能的优化.

石化企业换热管导波检测技术

超声导波检测是换热管缺陷检测的一种有效方法,磁致伸缩导波检测技术具有很高的灵敏度和精确度。本文采用磁致伸缩效应作为换热管缺陷检测的激发原理,将该检测技术应用到石化企业换热管缺陷检测中具有较高的准确性和适用性。

磁致伸缩超声导波检测的研究进展

磁致伸缩超声导波技术因其可进行长距离快速检测的优势受到了国内外学者的极大关注。导波不需要对待检测管道的表层进行特殊处理并且可以对高温环境下和表面存在一定厚度保护层的被测物进行在线检测。目前,在充分发挥磁致伸缩导波自身优势的基础上,通过与其他新技术相结合、并应用新的建模方法和信号处理方法,磁致伸缩导波的功能已变得日益强大。以近十几年的文献为基础,从磁致伸缩的原理与模型、传感器及实验研究、信号处理和磁致伸缩导波技术的工程应用几方面对磁致伸缩导波的研究现状和最新进展进行了综述并对磁致伸缩导波检测的发展前景进行了展望。

大直径管道磁致伸缩纵向导波传感器偏置磁场的优化设计

偏置磁场的合理设计是磁致伸缩式纵向超声导波传感器设计的关键之一,大直径管道中偏置磁场由于管径较大的原因而呈现磁场强度弱、分布不均匀的特点。通过有限元软件模拟了直径为88mm的大直径管道中各种磁路偏置磁场的分布情况,得到了不同截面磁场分布方差随磁路组个数增加呈现的对数衰减规律,中截面上偏置磁场与磁路组个数呈现线性递增的关系。结果表明5磁路组设计为88mm大直径管道超声导波磁致伸缩传感器偏置磁场的最优化阵列组合。

磁致伸缩式纵向超声导波传感器的阻抗匹配设计

针对基于磁致伸缩式纵向超声导波传感器的管道无损检测问题,介绍了磁致伸缩式纵向超声导波传感器的检测原理及其结构。在此基础上,对接收传感器与接收源之间的阻抗匹配问题进行了讨论,阐述了实现阻抗匹配的条件与方法,并且通过理论计算得到最佳匹配条件与匹配电路的最佳电容。最后,设计了验证试验,验证了阻抗匹配问题的存在,讨论了阻抗匹配角、匹配电容值与导波信号幅值之间的关系,并且利用试验方法得到了真实条件下匹配电路的最佳电容值。

导波技术在输电线路无损监测中的应用

输电线路损伤的定位及类型识别对于保障电力系统安全运行有着重要的意义。提出了基于超声导波的输电线路无损监测方法并进行了实验验证。实验采用磁致伸缩换能器产生和接收超声导波,对钢绞线地线的断股损伤进行了检测研究,通过得到的实验信号可以确定损伤位置,并对损伤信号进行时频分析,研究损伤信号与损伤程度的关系。实验验证了该方法的可行性。

扭转模态超声导波在弯管中的检测试验

超声导波在弯管中的传播较在直管中人传播更为复杂,而在实际工程现场,弯管弯头部位的检测尤为重要。利用磁致伸缩超声导波激励出扭转模态T(0,1),研究了超声导波在弯管中典型部位的缺陷检测问题及不同检测频率对弯管缺陷识别的影响。试验结果表明:检测频率低会导致超声导波反射信号在拱背外侧缺陷和弯头焊缝处发生频散而难以分离;检测频率高,得到的弯头拱背内侧缺陷与拱背外侧缺陷的信号幅值都很小。因此选择合适的检测频率,才能更好地对弯头缺陷进行有效识别。T(0,1)模态导波经过弯头时,能量会在拱背外侧产生聚焦,在拱背内侧出现发散,拱背外侧缺陷比拱背内侧缺陷更容易检出;信号经过弯头后,能量衰减严重,衰减后的能量约为原来的一半。

导波在石化企业高温管道腐蚀检测中的应用

超声导波检测应用的范围与导波激发的原理有关，根据高温管道的特点，选择采用磁致伸缩效应作为高温管道超声导波检测的激发原理。介绍了采用新型基于磁致伸缩效应的导波仪MsS 3030以高温管道的导波检测为例进行的现场检测，同时利用现场测厚验证导波检测的可靠性。结果证明，基于磁致伸缩效应的导波检测可以实现高温管道的在线检测，能有效发现腐蚀等面积缺陷，具有广泛的应用前景。

基于CIVA仿真与试验的磁致伸缩导波和压电导波检测比对分析

目前国内应用较广泛的两种导波激发方式分别为压电效应和磁致伸缩式效应,这两种超声导波在实际检测过程中存在较多不同点,且满足超声导波检测标准中规定的对比试样和灵敏度设置条件在现场应用中存在一定的困难。采用CIVA软件进行仿真并与对比试管检测验证,对两种超声导波的检测效果进行了比对分析,结果表明:压电导波在长距离检测中更有优势,磁致伸缩导波在短距离检测中更有优势。