电磁超声换能器在金属板厚度检测中的优化

为了提高电磁超声换能器（electromagnetic acoustic transducer,EMAT）在金属板厚度检测中的换能效率,利用ANSYS有限元软件对用于铝板厚度检测的电磁超声横波换能器进行三维建模与仿真.在仿真过程中,确定了电磁超声横波在铝板中的传播形状与方向,并以正交试验优化设计方法为指导,研究了电磁超声换能器的不同因素、不同尺寸对其换能效率的影响,并据此对EMAT模型尺寸进行了优化.通过实验验证,优化后EMAT得到的回波信号幅值是原始模型回波信号幅值的5倍,并且信噪比较高.     

电磁换能器加载效率的优化设计与仿真

针对传统的电磁超声换能器导线与铝板间由于集肤效应导致加载效率较低这种情况,设计了一种改造电磁超声加载线圈和整体结构的新型电磁超声加载装置。基于有限元仿真软件,分别建立传统与新型的电磁超声加载器的有限元分析模型,并对其激发过程进行仿真,将两模型所得仿真结果 (铝板内洛伦兹力,交变电流密度)进行分析对比。得出结论:新型的电磁超声设计能够显著提高加载效率。     

超声导波电磁声换能器的研究进展

超声导波具有检测范围大、检测效率高等优点,广泛应用于板、管等典型波导结构的缺陷检测.作为超声导波换能器类型之一,电磁声换能器(electromagnetic acoustic transducer,EMAT)得到广泛关注和快速发展.综述了近20年来超声导波电磁声换能器的研究进展.主要包括:针对板和管结构超声导波检测的单模态EMAT结构设计;用于提高激励导波的能量和模态单一性的EMAT线圈与磁体结构参数的优化,针对非金属材料检测的新型贴片式EMAT的结构设计;阵列技术在EMAT性能优化上的应用和在缺陷定位和成像上的应用.     

电磁超声表面波辐射声场的三维有限元分析

为了得到电磁超声表面波换能器在被测试件表面和内部的辐射声场分布,采用ANSYS有限元仿真软件对电磁超声换能器辐射声场进行仿真.建立了电磁超声换能器三维有限元模型并进行了优化,给出了被测试件中感生涡流与换能器激励线圈参数的量化关系.通过电磁结构耦合的方法得到被测试件内部及表面不同方向质点的位移变化,分析了在被测试件内部的辐射声场分布,并给出了被测试件表面辐射声场的指向性规律.根据仿真模型搭建了电磁超声探伤平台,实验结果与指向角仿真结果基本吻合.实验结果表明：对电磁超声表面波辐射声场的有限元仿真,为其设计优化、实际探伤范围的确定、接收线圈放置位置,以及收发装置的安装角度提供了依据.     

板中孔状缺陷的超声导波检测试验研究

为了实现对板类结构的主动健康监测,采用附着在结构上的压电陶瓷晶片激励和接收导波模态,选取合适模态用于板中缺陷的识别和评估.理论分析结果表明,在低频范围内,相对于A₀模态,以面内位移为主、频散小的S₀模态更适合于铝板的缺陷检测.利用直径11 mm,厚0.4 mm的压电陶瓷晶片在1 mm厚的铝板上激励和接收得到适合缺陷检测的频率300 kHz的S₀模态.在此基础上,在铝板中加工一孔状缺陷,分析了S₀模态的缺陷检测能力,并进一步研究了缺陷直径对接收到的导波信号幅度的影响.实验结果表明,利用一发一收法得到的Lamb波模态可以用于铝板中的缺陷检测,并且缺陷回波的幅度可实现对缺陷大小的表征.     

电磁超声检测系统阻抗匹配电路优化设计

为了提高电磁超声检测系统的检测效率,首先使用ADS电路开发软件设计阻抗匹配电路,而后利用MULTISIM仿真分析软件对所设计的阻抗匹配电路进行仿真分析,最后采用相应的电磁超声检测设备进行物理实验。研究结果表明：相比较于未经阻抗匹配设计的电磁超声检测系统,经过阻抗匹配设计后的检测系统,检测效率更高,实用价值更好。     

电磁超声在钢管探伤中的应用

为了提高超声波换能器的电 声转换效率与探伤精度,利用直接频率合成技术对电磁超声表面波进行激励,并采用选频放大技术对电磁超声接收信号进行处理.实验分析中通过改变激励信号的强度、频率、脉冲串个数、激发相位,得到电磁超声波激发的最佳条件,所设计的锁相放大电路能将微弱的电磁超声接收信号从强噪声背景中分离,有效改善接收信号的信噪比.实验结果表明,电磁超声检测方法可以实现无接触测量,适用于高温、高速、涂覆状态下的超声检测.     

超声导波在管道中传播的数值模拟

为了研究超声导波在管道中的传播特性并从中选择适合于无损检测的导波模态,在弹性动力学理论基础上,分析了超声导波在管道中传播时存在多模态与频散特性;通过编程数值计算了超声导波在管中传播时的频散曲线和各模态沿管壁的位移分布;利用数值计算结果以及Fourier分解法,模拟了导波在管道中的传播现象,获得各个模态在传播一定距离后的时域波形.结果表明,在特定频率下,L(0,2)模态导波频散现象较小、传播速度最快,是管道缺陷无损检测的理想模态.数值模拟结果与理论分析相吻合,并且证明此种Fourier分解法可以有效地模拟管道中超声导波的传播特性.     

电容式微机械超声换能器的设计与仿真

为满足超声传感器非接触、非浸入、完全无损及易于集成等要求,提出了一种电容式微机械超声换能器(CMUT)的简单质量-弹簧理论计算模型,结合薄板振动理论,设计了传感器特征参数、谐振频率和塌陷电压等参数,并对其进行仿真验证.结果表明:由该模型得到的理论计算结果和软件仿真结果,经对比其误差在4％之内,能很好满足设计要求,并验证...     

管道超声导波检测中信号选取的实验研究

为了研究信号选取对缺陷检测的影响,激励4个不同周期数但中心频率均为120kHz的单音频信号,对长7.12m的管道中的单缺陷进行了检测.检测结果表明,20个周期的单音频信号适合检测该管道中的缺陷.当单音频信号周期数较小时,激励的L(0,2)模态波形较窄,频带较宽,信噪比较低,并且当该模态遇到缺陷后,反射的一些转换模态(如弯曲模态)频散严重,不利于模态识别和缺陷检测.当周期数逐渐增加至一定数基时,L(0,2)模态频带变窄,频散程度变小,信噪比更高,有利于管道的缺陷检测.周期数过多,尽管模态控制较好,但各缺陷回波波形持续时间较长,彼此之间容易相互叠加,反而影响缺陷定位和识别.     

超声导波管道缺陷检测中的温度补偿方法研究

利用COMSOL有限元仿真软件,进行管道建模和缺陷检测仿真,重点研究了温度参数变化对导波波速的影响.仿真结果表明:随着管道温度的升高,管道杨氏模量和超声导波波速均呈下降趋势.研究总结出了管道温度与超声导波波速的关系,并给出减小温度对超声导波波速影响的校正方法,可有效降低管道温度变化对导波检测的不利影响.     

瞬态瑞雷波法在工程检测中的应用

将瞬态瑞雷波法应用于高速公路工程检测,充分发挥了其简便可行,经济合理的优点,现场试验表明,瞬态瑞雷波法在地基液化势判别及强夯,挤密碎石桩等地基处理检测中,与标贯常规检测方法相比,具有较好的一致性,适宜于高速公路工程检测中推广应用,此外,应在两个方面加大研究力度,一是优化反演方法,二是多分量勘探方法的探索。     

有限元仿真的衍射时差法缺陷超声检测研究

材料缺陷检测的缺点是超声信号容易被系统噪声污染,本文提出超声波衍射时差法的有限元仿真方法研究材料焊缝缺陷识别,应用ANSYS软件计算有限元数字模型,确定超声检测过程仿真的加载应用规则,分析直通波、衍射波和底面回波的接收时间,得到声压幅值图像,获取实验信号,并与仿真信号比较,结果显示,采用该方法评估焊缝缺陷大小和位置是有效的。     

基于相控技术的钢板电磁超声检测方法

为了提高钢板中电磁超声回波信号,提出了一种基于相控技术的钢板电磁超声检测方法.研究了相控聚焦技术和钢板中电磁超声换能器的换能机理,通过多阵元组成激发换能器阵列,运用延时法使超声波在目标区等相位叠加,实现超声波聚焦,并在Q235钢板上采用分立式结构进行实验验证.结果表明:该方法有效弥补了收发换能器间声程差引起的相位偏移,激励电压一致时,658 mm处接收的回波信号幅值提高为中心换能器单独激发时的2倍;采用三阵元激励换能器阵列检测方法可实现缺陷处的超声波聚焦,520 mm处缺陷回波幅值提高为中心换能器单独激发时的1.83倍.     

瞬态瑞雷波法在泉州某公路路基检测中的应用

泉州某公路路基检测主要采用了多道瞬态瑞雷波法.为减少人为误差工,采用了相移法以及线性反演.与钻孔资料对比表明,效果令人满意;相移法及线性反演,减小了人为误差,处理过程稳定,计算速度相比人机交互方式有了很大的提高.     

超声检测法在桩基检测中的应用

介绍了超声检测桩基的基本原理,检测的基本方法以及检测之前的准备等。将这些方法应用到黑龙江省在建公路桩基的检测中,同时对检测的波形进行了分析,对桩的类别主要是完整性方面进行了判别。     

激光超声检测技术在复合材料检测中的应用

针对广泛用于航天器结构的复合材料层压板,建立了激光超声检测实验平台,实验研究了脉冲激光在复合材料中产生超声波的时频域特征,分析了激光超声与复合材料分层缺陷相互作用的声衰减行为,实现了复合材料层压板夹杂、分层缺陷的C型成像检测.研究成果对推动激光超声检测技术在航天飞行器结构快速检测中的应用与发展具有积极作用.     

小波分析在超声检测中的应用

主要介绍了小波分析的基本方法及其在岩石超声检测信号分析中的应用     

模糊ISODATA算法在电磁无损检测应用中的研究

针对轴承钢硬度和螺栓裂纹快速检测问题,依据电磁无损检测原理,采用模糊ISODATA算法,在VC 6.0开发平台下,建立了神经网络电磁检测系统,并进行测试分析．结果表明,该系统对轴承钢硬度、螺栓裂纹检测的准确率均达到100％,并且运行稳定性好、检测效率高．     

阵列瞬变电磁方法在剩余油检测中的应用

"阵列瞬变电磁方法(ATEM)"是建立在高分辨率基础上的可控源时域多分量电磁勘探方法。通过对所观测的多分量时域电磁信号进行信息提取、处理与反演,可获取剩余油电性与极化率特征的空间分布状态,从而达到应用电磁法直接或间接寻找剩余油的目的。该方法具有成本低、速度快、野外施工简便等优点,可用于剩余油边界的探测或预测,以及井周油藏边界的动态监测。对指导下一步的勘探开发部署,降低油田开发生产成本,提高采收率,具有重要意义。