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基于超声导波技术的管道缺陷分析研究

作　者: 付泽银
导　师: 李迅波
学　校: 电子科技大学
专　业: 精密仪器及机械
关键词: 超声导波无损检测管道缺陷
分类号: TH878.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 245次
引　用: 2次
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内容摘要

管道运输是被广泛运用于石油、化工等工业领域，而由于管道本身和外在环境的影响所造成的管道缺陷问题也暴露无遗。如何精确、高效地检测到缺陷位置，并在第一时间对其进行维修和更换，成为了当今工业生产运输的一大课题，而管道缺陷的无损检测就显得尤为重要。传统的无损检测由于是逐点进行，不但效率很低，范围很小，更会带来检测定位的不精确，甚至会有盲点检测不到。正是社会对管道缺陷检测的需求和传统管道检测技术之间的矛盾，使得超声导波无损检测技术应运而生。本文在众多专家学者研究的超声导波理论的基础之上，结合最新无损检测技术的发展，重点对管道缺陷无损检测进行了理论建模分析和实验测试验证。首先，针对国内外在该领域的研究现状和成果进行概要综述，并详细介绍了导波在管道中传播的基础概念和原理；其次，搭建了一个有效的实验平台，采用相对先进的实验设备和器材，重点采用分布式PZT传感器在管道中激励和接受特定模态超声导波的方法；接着，对管道检测所用压电传感器进行了理论分析，设计了不同长度压电片进行管道检测，优化选取合适的压电片尺寸以及最佳的激励频率作为管道检测研究的压电片。经过大量的实验，得到可靠的实验数据，再加以分析和处理，得到与理论预测基本吻合的实验结果：管道轴向点处不同缺陷形式，证明了超声导波模态对管道的可检性。基于这个结果，通过研究管道缺陷的回波特性，对比实验结果中的回波特征，达到对管道缺陷的识别和定位。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章绪论  8-18
  1.1 超声导波无损检测研究背景  8-13
  1.2 超声导波检测技术在国内外研究历史和现状  13-16
    1.2.1 超声导波检测技术国外的研究历史和现状  13-15
    1.2.2 超声导波技术在国内的研究历史和现状  15-16
  1.3 本文的主要工作  16-18
第二章超声导波的基本理论  18-36
  2.1 导波的基本概念及分类  18-21
  2.2 导波的群速度和相速度  21-22
  2.3 导波的多模态与频散现象  22-24
  2.4 板中的导波  24-30
    2.4.1 板中的 Lamb 波  25-28
    2.4.2 板中的 SH 波  28-29
    2.4.3 板波的激励与接收  29-30
  2.5 管道中的导波  30-35
    2.5.1 管道中的周向导波  30-33
    2.5.2 管道中的纵向导波  33-35
  2.6 本章小结  35-36
第三章管道检测压电传感器研制  36-54
  3.1 实验系统  36-40
    3.1.1 压电传感器设计与制作  36-37
    3.1.2 压电传感器性能测试  37-39
    3.1.3 压电传感器用于管道检测的布置  39-40
  3.2 建立实验装置  40-41
  3.3 管道检测传感器优化选择  41-52
    3.3.1 不同长度传感器检测效果比较  41-47
    3.3.2 传感器不同角度布置实验结果  47-49
    3.3.3 激励频率的优化选取  49-52
  3.4 本章小结  52-54
第四章管道长度及缺陷检测实验研究  54-69
  4.1 管道频散曲线及理论分析  54-56
  4.2 不同缺陷检测实验结果  56-60
    4.2.1 周向槽缺陷检测结果  56-58
    4.2.2 孔缺陷检测结果  58-60
  4.3. 管道缺陷检测回波信号分析处理  60-65
    4.3.1 检测信号傅里叶变换  60-61
    4.3.2 连续小波变换的基本原理以及在信号处理中的运用  61-64
    4.3.3 基于连续小波变（CWT）换的检测信号处理结果  64-65
  4.4 基于连续小波变换的纵向超声导波模态识别  65-67
  4.5 本章小结  67-69
第五章总结与展望  69-71
致谢  71-72
参考文献  72-77

基于超声导波技术的管道缺陷分析研究

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