管道导波检测中的位移圆周分布调制方法

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1、学兔兔www.xuetutu.com第45卷第4期机械工程学报VO1．45NO．42009年4月JOURNALOFMECHANICALENGINEERINGApr．2009DoI：lO．3901／JME．2009．04．039管道导波检测中的位移圆周分布调制方法木邓菲吴斌何存富(北京工业大学机械工程与应用电子技术学院北京100022)摘要：在研究管道导波检测中的位移圆周分布调制聚焦技术时，将存在的缺陷看作一个新的导波源，提出通过截取阵列中各传感器获得的检测信号中的缺陷反射回波及转换模态波包信息，分析该波源造成的波场在检测位置的位移圆周分布，从而得到将检测能量重新聚焦于缺陷所在圆周任一位

2、置所需要的各激励信号幅值系数和时间延迟参数。有限元分析及试验表明，应用该方法，不仅可以减少运用位移圆周分布调制聚焦技术检测时的计算量，还可以灵活地应对检测过程中管道参数、传感器阵列及检测频率的变化，有利于该方法的推广和应用。关键词：导波圆周分布调制缺陷检测聚焦中图分类号：TB5590348．8Angular—profileTuningofGuidedWavesinPipeInspectionDENGFeirUBinHECunfu(CollegeofMechanicalEngineering&AppliedElectronicsTechnology．BeijingUniversityof

3、Technology,Beijing100022)Abstract：Whentheangular—profiletuningmethodisusedforthedetectionofsmalldefectsinapipe，thedefectisconsideredasanewpassiveguidedwavesource．Thefocusingphenomenonisanalyzedbyinterceptingthedefectreflectedwavesandconversionmodes，whichgivestheinformationoftheangular—profilefor

4、thepassivewavesourcefields．Basedontheinformation，thetimedelaysandamplitudefactorsforaguidedwavearrayarecomputed．TheFiniteElementAnalysisandexperimentalresultsshowthatthismethodcanbeusedtoreducethecomputationefortsandalsotocaterforthevariationsofthepipeparameters，thetransducerarrayandthedetection

5、frequencyduringthedetectionprocessing，whichcancontributetothepopularizationandapplicationofthismethod．Keywords：GuidedwavesAngular-profiletuningDe~ctinspectionEnergyfocusing不同圆周位置的多个缺陷，无法通过时程曲线中仅0前言有的一个缺陷波包加以识别；此外，缺陷的存在就像一个新的导波源，会因为模态转换而产生许多新管状结构在发电、石油化工和制造业中广泛使的弯曲模态将检测能量分散，使每一模态缺陷波包用，多年来一直受到研究者的

6、关注。超声导波具有的幅值均比较小，造成对小缺陷识别的困难。沿传播路径衰减小及传播距离远的特点，在检测信为了增强超声导波的检测能力，并实现缺陷的号中还可以包含从激励点到接收点间的整体信息，圆周定位，LI等[3-10】提出了位移圆周分布调制聚焦非常适合长距离管道，以及充水、带包覆层的管道技术，通过改变传感器阵列中各单元的激励信号幅缺陷检测『l之】。传统的导波检测依靠对信号时程曲线值系数和时间延迟参数，将导波能量集中在某一个中缺陷回波波包的辨识来判断缺陷的存在。这种方小的区域，最终通过轴向和周向的扫描获得缺陷的法虽然能对缺陷的轴向位置进行定位，却不能给出相关信息。然而，该方法要求根据管道的几

7、何和物任何圆周位置的信息，尤其对于管道同轴向位置、理特征参数，按照管道中波的传播特性，计算在预先设定的检测频率下，单传感器非轴对称局部加载国家自然科学基金(10772009、10572009[0])、北京市自然科学基金时产生的波场分布情况。在此基础上，依据预先设(4052008[0]、8O620O8[0])和国家科技攻关[0](2006BAK02B01—09)资助定的传感器阵列中单元个数，计算能量聚焦在管道项目。20080520收到初稿，200