小口径管扭转模态导波在线检测

采用扭转模态导波T(0,1)开展了小口径管在线检测研究。考虑管线服役环境及其结构特征,研制了一种适用于小口径管线在线检测的新型传感器阵列。传感器采用剪切型压陶瓷晶片作为敏感元件,具有柔性、轻质的特点。实验表明,环向布置的传感器阵列能够在管线中高效激励T(0,1)模态导波;通过提取回波信号中的各模态导波信息,实验系统能有效辨识管线中缺陷的状态变化;对于含有支撑结构的小口径管,比较并分析管线中导波散射信号及特征结构处回波信号的变化有助于辨识支撑结构附近区域损伤的产生及扩展。     

基于数据驱动的无基准导波损伤诊断成像方法研究

在超声导波方法中,通常需要比较损伤前后(基准信号与当前测试信号)的数据以实现损伤诊断.然而实际情况下,基准信号往往不可靠或未知.本研究提出一种基于数据驱动的无基准损伤诊断成像(DRPDI)方法.DRPDI方法基于损伤稀疏假设,将聚类分析后的核心路径集作为训练字典库,利用字典学习算法重构信号,代替传统基准信号,从而实现无...     

水下管道超声导波检测实验研究

扭转模态导波T(0,1)对液体载荷不敏感,其用于水下管道检测是一种具有潜在吸引力的导波模态。基于T(0,1)导波,研制了一套可用于水下管道检测的新型换能器阵列,并在实验室环境中进行了系列检测实验。换能器采用厚度剪切型压电陶瓷作为敏感元件。卡具装置采用模块化设计,模块间通过销轴连接。这种设计使换能器阵列具有一定的柔性,并可方便拆卸各模块以满足不同直径管道对于换能器数量的要求。实验结果表明,换能器阵列能在水下管道中高效激励和接收T(0,1)模态导波。模拟损伤回波信号到达时间和幅度较好地反映了损伤的轴向位置及大小。换能器阵列具有安装简单,使用灵活的特点,为水下管道超声导波检测提供了有效手段。     

基于导波技术的小口径管网实时检测系统

基于超声导波无损检测技术,发展了一种用于小口径管网实时检测的新型诊断系统。系统包括以压电陶瓷晶片为敏感器件的柔性传感器阵列,导波激励接收硬件子系统及分析软件。柔性传感器阵列能表面贴装于任意尺寸的管线外壁,并可在管线中激励和接收轴对称模态导波。与现有导波激励接收系统不同,诊断系统包含有多通道的信号转换开关矩阵,能实现管网中不同管线检测所需信号通道的快速自动切换。检测实验表明,分析软件能有效辨识大于3%管线横断面积的腐蚀损伤,并能实时检测管线的状态变化,如腐蚀损伤扩展等。诊断系统具有检测效率高,使用灵活的特点,为小口径管网的实时检测提供了有效手段。     

同向与反向切变载荷条件下管道中扭转模态导波激励分析

对轴对称多元同向与反向切变载荷施加方式下管道中扭转模态导波T(0,1)的激励问题进行了分析。采用简正模态展开技术,首先分析了不同切变载荷方向下T(0,1)导波的产生机理,建立了导波激励声场与边界载荷的量化关系。在此基础上,结合实验研究,分析了载荷周向分布参数对T(0,1)导波激励的影响,得到了高效激励T(0,1)导波所需的载荷周向分布条件。研究表明,利用轴对称的多元同向切变载荷激励T(0,1)导波是一种实用、高效的方法;而对于多元反向切变载荷则往往要求换能器与管道具备良好的耦合性能。通过优化同向切变载荷的周向分布参数,如增加载荷周向分布角度、减小载荷间隙与宽度比,将有助于获得高信噪比的T(0,1)导波.      

复合材料结构实时撞击监测系统

为实时监测并评估发生在复合材料结构上的外部低速撞击,研制了一套基于压电传感器的被动式传感系统。系统包括分布式压电传感器网络、便携式采集硬件及分析软件。压电传感器网络覆盖结构被监测区域,并实时在线监测由于结构撞击而产生的应力波;多通道采集硬件并行采集各传感器信号,并以直接存储器访问(DMA)形式与分析软件进行数据交换;撞击事件评估采用了系统辨识技术,分析软件利用集成的系统辨识模型及获得的实时传感器数据对撞击位置和撞击载荷进行反问题求解。实验结果表明,研制的被动式传感系统能够准确辨识发生在复合材料结构上的撞击事件,并可有效估计撞击位置及撞击载荷历程。