基于时间反转导波的管道缺陷检测研究

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1、硕士学位论文基于时间反转导波的管道缺陷检测研究DEFECTDETECTIONOFPIPELINESBASEDONTIME-REVERSALGUIDEDWAVES马森虹哈尔滨工业大学2015年12月国内图书分类号：TU11528学校代码：10213国际图书分类号：624密级：公开工学硕士学位论文基于时间反转导波的管道缺陷检测研究硕士研究生:马森虹导师:段忠东教授申请学位:工学硕士学科:结构工程所在单位:深圳研究生院答辩日期:2015年12月授予学位单位:哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TG115.28U.D.C:624Dissertationf

2、ortheMasterDegreeinEngineeringDEFECTDETECTIONOFPIPELINESBASEDONTIME-REVERSALGUIDEDWAVESCandidate:MaSenhongSupervisor:Prof.DuanZhongdongAcademicDegreeAppliedfor:MasterDegreeinEngineeringSpeciality:StructuralEngineeringAffiliation:ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence:December,2015Deg

3、ree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要管道普遍存在于海洋工程、电力、化工、城市建设等行业中。在长期运营过程中，不可避免的会出现各种各样的缺陷，造成安全隐患，需要对管道定期进行检测。超声导波技术具有检测距离长、效率高、成本低的特点，可用于工业管道损伤检测。本文基于空心圆管柱面导波基本理论，采用理论分析、数值模拟以及实验验证的方法，运用时间反转导波方法对管道缺陷检测检测进行研究，主要内容如下：运用有限元软件ABAQUS对管道周向裂纹缺陷和圆孔型通透型缺陷进行

4、时间反转导波检测。结果表明，与直接导波检测相比，时间反转导波可以检测更小的缺陷；在时间转导波检测中，截取缺陷回波信号的窗宽是影响时间反转导波检测能力的重要因素。研究了缺陷反射率随周向裂纹缺陷的深度、周向长度和圆孔型缺陷的半径的变化规律。搭建了基于Labview虚拟仪器的管道超声导波缺陷检测系统，实验验证了时间反转导波可显著提高缺陷检测能力，可以检测更小的缺陷。对不同尺寸的槽型缺陷和圆孔缺陷进行了实验研究，得到了缺陷反射率随周向裂纹缺陷的深度、周向长度和圆孔型缺陷的半径的变化规律。运用基于激励波形的匹配追踪算法对单缺陷和双缺陷的缺陷回波进行了分解重构。结果表

5、明，根据分解原子的系数正负号的异同可识别出单缺陷与双缺陷，原子的时间间隔准确反映了单缺陷的轴向宽度和双缺陷的轴向间距。关键词：管道检测；超声导波；时间反转；匹配追踪算法-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractPipelinesplayanimportantroleintheoceanengineering,electricityindustry,chemicalindustry,urbanconstructionandotherfields.Thereareavarietyofdefectsinpipelinesthatmaycausesecu

6、rityriskinthelongrun.Therefore,regularinspectionofpipelinesisnecessary.Ultrasonicguidedwavetechnologyfeatureslong-distancepropagation,timeefficiency,andcosteffectiveness,anditispromisingininspectionofindustrypipelines.Bymeansoftheoreticalanalysis,numericalsimulationandexperimental

7、verification,thetimereversalguidedwaveinspectionmethodisinvestigatedbasedoncylindricalguidedwavetheoryofhollowcylinders.Theresearchesinthispaperareasfollows.Thefiniteelementmethodisusedtosimulatethetimereversalguidedwavedetectionofcircumferentialcrackdefectandroundholedefect.Itiss

8、hownthatthetimereversalmethodcans