基于時間反轉法的管道導波周向缺陷檢測.pdf

1、管道在長期服役的過程中，腐蝕、疲勞破壞、管道內部潛在缺陷及加工缺陷的原因會致使管道開裂，不僅造成巨大的經濟損失，也會同時對社會和環(huán)境產生嚴重的后果。因此，管道缺陷檢測技術的研究與開發(fā)尤為重要。激勵的直接導波在缺陷處發(fā)生模態(tài)轉換，以致缺陷反射回波幅值減小，不利于缺陷的檢測。而時間反轉波能夠在缺陷處發(fā)生聚焦，提高缺陷的檢測與定位能力。本文基于時間反轉導波場的聚焦理論，采用理論推導、數(shù)值模擬、實驗采集系統(tǒng)開發(fā)以及實驗驗證的方法，將直接導波和時

2、間反轉波應用于不同類型的缺陷檢測研究中，對管道缺陷進行周向定位。本文的具體研究內容如下：
　　對時間反轉波場的空間聚焦特性與時間聚焦特性進行推導，論證時間反轉波的能量在缺陷處聚焦，提高缺陷反射回波的幅值，因而能夠提高缺陷的檢測、定位及識別能力。
　　設定模擬分析參數(shù)，運用有限元軟件AB AQ US對不同圓周夾角的缺陷、同軸向不同周向的雙缺陷、不同軸向且不同周向的雙缺陷、不同徑向位置的周向缺陷以及不同孔徑的圓孔型缺陷分別采用直

3、接導波和時間反轉導波進行模擬。結果表明，與直接導波法檢測相比，時間反轉導波對小缺陷及長距離缺陷檢測的提升更為顯著。時間反轉波能有效提高缺陷反射回波的幅值，且在管道的周向方向上，對缺陷位置處的缺陷反射回波的幅值有更為顯著的提升。由此可以判定，繪制的時間反轉導波激勵的缺陷反射回波幅值的圓周分布圖中幅值較大且尖銳處即為缺陷所在的周向位置。
　　制備具有不同圓周夾角周向缺陷、同軸向不同周向雙缺陷、不同軸向且不同周向以及不同孔徑的圓孔型缺陷

4、的鋼管及相關實驗材料，利用接線端子對激勵端壓電片接線進行并聯(lián)設計，并且對Lab VI EW前面板及程序框圖進行改進，最終實現(xiàn)在激勵端周向方向上同時激勵超聲導波信號，并于接收端同時采集缺陷反射回波信號的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
　　應用改進的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對具有不同圓周夾角的周向缺陷的鋼管、同軸向不同周向的雙缺陷的鋼管、不同軸向且不同周向的雙缺陷的鋼管及不同孔徑的圓孔型缺陷的鋼管分別采用直接導波和時間反轉導波進行信號激勵。對缺陷反轉