超声检测发展前景
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超声波无损检测技术的发展与应用目录一、内容概览 (1)1. 无损检测的重要性 (1)2. 超声波无损检测技术的定义及作用 (2)3. 本文目的与结构 (3)二、超声波无损检测技术概述 (4)1. 超声波无损检测技术的原理与特点 (5)2. 超声波无损检测技术的发展历程及现状 (6)3. 超声波无损检测技术的应用范围 (7)三、超声波无损检测技术的发展历程 (8)1. 初始阶段 (9)2. 发展阶段 (10)3. 现阶段 (11)四、超声波无损检测技术的分类与特点 (12)1. 脉冲反射法超声波检测技术及其特点 (13)2. 穿透法超声波检测技术及其特点等 (15)3. 各种技术的比较与分析等 (16)一、内容概览超声波无损检测技术概述:简要介绍超声波无损检测技术的定义、原理及特点,为后文的内容做铺垫。
技术发展历程:回顾超声波无损检测技术的发展过程,包括早期探索、技术成熟及广泛应用等阶段。
应用领域:详细介绍超声波无损检测技术在各个领域的具体应用案例,如石油化工、航空航天、建筑结构等。
技术优势与局限性:分析超声波无损检测技术的优势,如非破坏性检测、高灵敏度、实时监测等;同时探讨其局限性,如对某些材料或结构的检测能力有限等。
未来发展趋势:展望超声波无损检测技术在未来可能的发展方向,如智能化、集成化、环保型等。
1. 无损检测的重要性随着科学技术的不断发展,无损检测技术在各个领域的应用越来越广泛。
在众多无损检测技术中,超声波无损检测技术因其具有较高的灵敏度、穿透力和效率等优点而备受关注。
本文将重点介绍超声波无损检测技术的发展与应用,首先我们来探讨无损检测的重要性。
提高产品质量:通过无损检测技术,可以在不破坏产品的情况下,对其内部结构、性能和材质进行检测,从而确保产品质量符合要求。
这不仅提高了产品的可信度,还降低了因质量问题造成的经济损失。
保障安全生产:无损检测技术可以发现潜在的安全隐患,避免生产过程中发生事故。
气体超声波技术的未来发展趋势与机遇未来气体超声波技术的发展趋势和机遇主要体现在以下几个方面:发展趋势1.技术创新与精度提升:o随着科技进步,气体超声波流量计和检测技术的测量精度和稳定性将不断提高。
新型材料和工艺的应用将进一步推动技术的发展,实现更高精度的测量和更稳定的性能。
2.应用领域扩展:o气体超声波技术的应用领域将不断拓展,不仅限于传统的工业生产和环境保护领域,还将进一步深入到石油化工、天然气矿产、电力能源、制药、医疗等多个行业。
特别是在对精度和实时性要求较高的领域,如高端制造、航空航天等,气体超声波技术将发挥重要作用。
3.智能化与自动化:o气体超声波技术将与物联网、大数据、人工智能等前沿技术深度融合,实现智能化和自动化的发展。
通过智能分析和远程监控,可以提高生产效率,降低人力成本,并实现故障的预警和及时处理。
4.便携化与模块化:o随着技术的发展,气体超声波设备将趋向于便携化和模块化设计。
这种设计将使得设备更加灵活易用,方便在各种场合进行快速部署和测量,同时也降低了维护和升级的成本。
5.环保与节能:o各国政府对环保和节能的要求越来越高,气体超声波技术作为高效、节能的测量手段,将受到更多关注。
在工业生产、环境监测等领域,气体超声波技术将发挥更大的作用,推动环保和节能目标的实现。
机遇1.市场需求增长:o随着工业自动化程度的提高和环保要求的增加,气体超声波技术的市场需求将持续增长。
特别是在新能源、智能制造等新兴产业快速发展的背景下,气体超声波技术的市场前景将更加广阔。
2.政策支持:o各国政府积极推动产业升级和转型,对高科技和环保产业给予政策支持和资金扶持。
这为气体超声波技术的发展提供了良好的政策环境和发展机遇。
3.技术进步推动:o科技进步和研发投入的增加将不断推动气体超声波技术的发展和创新。
新的技术和材料的应用将进一步提升设备的性能和精度,为行业发展提供新的动力。
4.国际化发展:o随着全球化进程的加速,气体超声波技术将逐步走向国际市场。
2024年医用超声仪器市场需求分析1. 引言在医疗领域中,超声技术作为一种非侵入式的诊断方法,广泛应用于各种临床检查中。
医用超声仪器作为超声技术的核心设备,其市场需求直接受到医疗行业的影响。
本文旨在通过对医用超声仪器市场的需求分析,揭示市场趋势和发展前景,为相关企业制定市场策略提供参考。
2. 医用超声仪器市场规模医用超声仪器市场规模是衡量市场需求的重要指标之一。
根据市场调研数据,医用超声仪器市场在过去几年里呈现持续增长的趋势。
这主要得益于超声技术的发展和医疗行业的需求增加。
预计未来几年内,医用超声仪器市场规模仍将保持稳定增长。
3. 产品需求分析3.1 功能需求医用超声仪器市场的主要需求来自于医疗机构和医生的诊断需求。
因此,产品的功能性是市场需求的核心。
目前市场上的医用超声仪器已经具备了多项功能,如B超、彩超、血流成像等。
未来,随着技术的进步和临床需求的变化,市场对于更高级别、更多功能的医用超声仪器的需求将进一步增加。
3.2 效果需求医用超声仪器的成像质量和诊断效果是市场需求的另一个重要方面。
医生需要准确、清晰的超声图像来辅助诊断。
因此,市场对于成像质量优良、分辨率高的医用超声仪器需求量较大。
未来,市场对于成像质量的要求将更高,对于细微结构和病灶的检测能力也将提出更高的要求。
3.3 便携性需求随着医疗需求的变化,便携型医用超声仪器的需求越来越高。
特别是在偏远地区和急救领域,便携型医用超声仪器可以为医生提供实时的诊断辅助。
因此,市场对于小型、轻便的医用超声仪器的需求将继续增加。
4. 市场发展趋势4.1 技术创新医用超声仪器市场正处于技术创新的阶段。
随着超声技术的不断进步,新一代的医用超声仪器将不断涌现,满足市场对于更高水平成像和更多功能的需求。
4.2 产业竞争医用超声仪器市场竞争激烈,市场份额主要由少数知名企业占据。
未来,随着市场需求的不断增加,新进入者也将加入竞争。
这将进一步促进市场的发展和创新。
2023年高强度聚焦超声(HIFU)行业市场前景分析高强度聚焦超声(HIFU)作为一种非侵入性的医疗技术,在最近几年内得到了广泛的应用,被广泛应用于不同的医疗领域,如肿瘤治疗、整形美容、妇科保健和神经外科等。
近年来,随着技术的不断改进和产业链的不断完善,HIFU行业市场正迅速发展壮大,未来市场前景广阔。
HIFU行业的市场前景在很大程度上受到市场推动因素的支撑。
对于癌症和其他疾病的治疗,HIFU的非侵入性是一大优势,可以减少患者的痛苦和恢复时间。
此外,随着人口老龄化趋势的加速,癌症、肝硬化等疾病的高发率进一步推动了HIFU技术的应用。
同时,对于美容行业来说,HIFU技术的应用可以有效地提高治疗效果,同时,因为HIFU技术具有非手术性、无痛苦、恢复快的特点,可以更好地满足人们对高效美容的需求。
因此,可以看到,在未来的几年中,随着HIFU行业的不断增强,相信HIFU技术在医疗行业和美容行业中将迎来广阔的市场前景。
其次,从市场需求方面来看,HIFU技术还存在着很大的市场空间。
特别是在癌症领域,由于传统治疗方式的限制,一些癌症患者难以获得足够的治疗,因此,HIFU技术的出现,可以弥补医疗领域的空缺,这将有助于推动HIFU技术在医疗领域的推广和应用。
此外,在HIFU技术的应用方面,还存在着很大的市场潜力。
对于神经外科领域、妇科保健领域等,HIFU技术有望实现更深入的应用,为这些领域的疾病治疗和健康保健提供更优质的服务。
最后,从行业发展趋势来看,HIFU技术未来的发展趋势仍将是技术不断上升和应用逐步扩大。
未来几年,随着技术的不断进步,HIFU技术将在治疗性和美容性方面有更高水平的应用。
与此同时,HIFU技术的市场规模也将进一步扩大,为该行业提供更广阔的发展空间。
综上所述,HIFU技术具有非常广泛的应用前景,具有很大的发展潜力。
随着技术的不断改进和生态链的不断完善,HIFU技术有望在医疗领域、美容领域等领域中发挥更重要的角色,同时,HIFU行业市场的发展趋势也很明显,在未来几年中将呈现出更加繁荣的态势。
C型超声波诊断仪在皮肤病诊断中的作用及应用前景近年来,随着医疗技术的不断发展,C型超声波诊断仪在医学领域中的作用日益凸显。
作为一种安全、无创且高效的诊断工具,C型超声波诊断仪在皮肤病诊断中发挥着重要的作用。
本文将介绍C型超声波诊断仪在皮肤病诊断中的作用,并展望其应用前景。
C型超声波诊断仪是一种利用超声波技术对人体组织进行无创成像的医疗设备。
传统的皮肤病诊断方法主要依赖医生的经验和肉眼观察,但存在主观性强、误诊率高等问题。
而C型超声波诊断仪通过将声波传导入皮肤,对皮肤的内部结构进行成像,提供了更直观、客观的信息,有助于医生准确诊断皮肤病。
首先,C型超声波诊断仪在皮肤病诊断中可以提供高分辨率的图像。
传统的皮肤病诊断方法只能观察到表面的病变,而C型超声波可以穿透皮肤,观察和评估皮肤内部的病变情况。
这种高分辨率的成像技术可以帮助医生观察皮肤下的组织结构,了解病变的深度和范围,从而更准确地判断皮肤病的类型和严重程度。
其次,C型超声波诊断仪可以提供实时连续成像。
传统的皮肤病诊断方法常常需要通过取样进行组织活检,这不仅痛苦,还容易导致感染和其他并发症。
而C型超声波可以实时连续成像,无需取样,大大减少了病人的痛苦和风险。
医生可以通过实时观察皮肤的变化,对病变进行评估和判断,提高了诊断的准确性和效率。
此外,C型超声波诊断仪还可以用于测量皮肤病变的深度和体积。
对于一些具有侵袭性的皮肤病,如皮肤肿瘤等,其深度和体积的测量对于治疗的选择和疗效评估至关重要。
C型超声波通过测量声波传播的时间和距离,可以准确测量皮肤病变的深度和体积,为医生提供了重要的参考信息。
因此,C型超声波诊断仪在皮肤病诊断中的应用前景非常广阔。
首先,它可以帮助医生准确诊断皮肤病,减少误诊率,提高诊断的准确性和效率。
其次,它可以提供实时连续成像,无需取样,减少了病人的痛苦和风险。
再者,它可以测量皮肤病变的深度和体积,为治疗选择和疗效评估提供重要的参考依据。
超声无损检测技术在金属焊接中的应用一、引言金属焊接是工程中常见的一种加工工艺,通过将金属工件加热至熔化,然后冷却固化的方法来实现不同工件的连接。
由于焊接的特殊性,焊接后可能会出现各种缺陷,如气孔、裂纹、夹杂等。
这些缺陷如果不及时发现并处理,将会对工件的使用性能和安全性产生严重影响。
如何及时、准确地检测焊接中的缺陷成为了焊接行业中的一个重要问题。
二、超声无损检测技术的原理及特点1. 超声无损检测技术的原理超声无损检测技术是利用超声波在材料中传播的特性来检测材料内部的缺陷和异物。
其原理是利用超声波在材料中传播时的声阻抗突变,当超声波遇到材料内部的缺陷或异物时,会发生反射或折射,从而形成回波信号。
通过接收和处理这些回波信号,可以得到材料内部的缺陷信息,实现对材料内部的无损检测。
2. 超声无损检测技术的特点超声无损检测技术具有以下几个主要特点:- 高灵敏度:能够检测微小的缺陷和异物;- 高分辨率:能够分辨出不同深度和大小的缺陷;- 实时性:可以实现实时检测和成像;- 非破坏性:对被测材料没有损伤;- 精度高:能够准确测量缺陷的大小和位置。
1. 超声无损检测技术在焊缝检测中的应用焊接过程中,往往会出现焊缝中的气孔、裂纹等缺陷,这些缺陷会严重影响焊接接头的强度和密封性。
采用超声无损检测技术可以有效地检测焊缝中的缺陷,对焊接质量进行实时监控和控制。
通过超声波的传播和回波信号的接收,可以清晰地获取焊缝中的缺陷信息,包括缺陷的大小、形状、位置等,为焊接工艺的优化和控制提供可靠的依据。
2. 超声无损检测技术在焊接接头强度评定中的应用焊接接头的强度是影响焊接质量的一个重要因素。
超声无损检测技术可以通过对焊接接头的超声波传播速度、回波信号强度等参数进行测量和分析,来评定焊接接头的强度和抗压性能。
这可以帮助工程师们更准确地评定焊接接头的质量,为其后续使用提供安全保障。
3. 超声无损检测技术在焊接工艺控制中的应用采用超声无损检测技术可以对焊接工艺进行实时监控和控制。
超声波检测技术在汽车制造中的应用超声波检测技术是一种通过声波声速差异来探测物体内部缺陷的技术。
它在汽车制造领域中被广泛应用。
超声波检测技术具有高效、精确、非破坏性等优点,能帮助汽车制造商提高产品的质量,保证产品的安全和可靠性,降低制造成本和提高生产效率。
一、超声波检测技术在汽车制造中常见的应用1.1 汽车零部件的无损检测汽车零部件是汽车生产过程中最关键的环节之一,这些零部件的质量直接影响汽车的整体质量和性能。
超声波检测技术可以对汽车零部件进行无损检测,准确探测零部件内部的缺陷和裂纹,确保零部件的质量符合汽车制造标准。
1.2 汽车底盘的检测汽车底盘是汽车的框架结构和支撑系统,是汽车结构中最重要的部分。
超声波检测技术可以对汽车底盘进行检测,准确探测底盘内部的裂纹和变形,确保底盘的强度和稳定性符合汽车制造标准。
1.3 汽车制动系统的检测汽车制动系统是汽车行车过程中最重要的系统之一,对汽车的安全性、可靠性和制动效果都有着至关重要的影响。
超声波检测技术可以对汽车制动系统进行无损检测,准确探测制动系统内部的故障和裂纹,确保制动系统工作稳定可靠,避免制动失灵、刹车不及时等危险情况的发生。
二、超声波检测技术在汽车制造中的技术难点及解决方法虽然超声波检测技术在汽车制造中的应用非常广泛,但是在应用过程中也存在一些技术难点,例如:2.1 检测效率低下由于汽车零部件和底盘等大型结构的复杂性,超声波检测的检测效率较低,需要投入大量人力和时间。
为了提高检测效率,可以采用多通道可编程检测系统,使用自动控制技术、数字信号处理技术等,实现对汽车零部件和底盘等大型结构的快速检测。
2.2 操作难度大超声波检测技术对操作人员的技术水平有较高的要求,因此操作难度较大。
为了解决这个问题,可以开发基于智能算法的超声波检测系统,通过智能算法的优化来实现对汽车零部件和底盘的自动化检测。
2.3 信号噪声干扰由于汽车零部件和底盘等大型结构内部的复杂性,超声波检测技术很容易受到信号噪声干扰,影响检测精度。
2024年全数字彩色多普勒超声诊断仪市场发展现状引言全数字彩色多普勒超声诊断仪是一种现代化的医疗设备,结合了彩色多普勒超声技术和数字化图像处理技术,广泛应用于医学诊断领域。
本文将对全数字彩色多普勒超声诊断仪市场的发展现状进行分析和探讨。
市场概述近年来,全数字彩色多普勒超声诊断仪市场经历了快速的发展。
其主要原因是全数字技术的引入,使得超声图像的质量和分辨率得到大幅提升,促进了诊断的准确性和精确性。
此外,彩色多普勒超声技术的应用也进一步拓宽了该设备的临床应用领域。
全数字彩色多普勒超声诊断仪已经成为现代医疗机构不可或缺的重要设备之一。
市场驱动因素1.技术进步:全数字彩色多普勒超声诊断仪的研发和生产水平不断提高,新技术的应用不断拓宽了其临床应用的范围。
2.人口老龄化:随着人口老龄化问题的加剧,慢性疾病的发病率逐渐增加,促使医疗机构对高质量的诊断设备的需求增加。
3.医疗需求增长:全球范围内医疗保健需求的增长,特别是在发展中国家,推动了全数字彩色多普勒超声诊断仪市场的快速发展。
4.政府政策支持:多国政府出台鼓励医疗卫生事业发展的政策,为全数字彩色多普勒超声诊断仪市场提供了良好的政策环境和支持。
市场挑战因素1.高昂的设备价格:全数字彩色多普勒超声诊断仪的研发和制造成本较高,设备价格昂贵,增加了中小型医疗机构的购买难度。
2.竞争加剧:全数字彩色多普勒超声诊断仪市场的竞争日益激烈,各大医疗设备制造商都纷纷进入该市场,导致市场份额的争夺加剧。
3.技术标准缺乏统一:目前全数字彩色多普勒超声诊断仪的技术标准尚未完全统一,不同厂家的设备存在互操作性问题,给用户带来了一定的困扰。
市场前景展望全数字彩色多普勒超声诊断仪市场具有广阔的发展前景。
随着科技水平的不断提高和设备价格的逐渐下降,全数字彩色多普勒超声诊断仪将逐渐普及和应用于更多的医疗机构。
同时,随着医疗卫生事业的发展和人们对健康需求的提高,市场需求将进一步增长。
此外,全球范围内医疗卫生问题的日益突出也将推动全数字彩色多普勒超声诊断仪市场的发展。
超声导波长距离检测技术原理、应用及研究现状 摘要:综述近年来超声导波检测技术的原理、研究的进展和现状。概述了基于磁致伸缩效应的导波无损检测技术的研究进展,重点评述了基于磁致伸缩效应的导波无损检测技术取得的突破,提出了有待进一步解决的问题。介绍导波在管道裂纹检测、管道腐蚀检测和埋地锚杆检测等方向上的应用现状。
关键词:超声导波;管道检测;无损检测
0 前言 相对于传统的超声波检测技术,超声导波具有传播距离远、检测速度快的特点。因此在大型构件,如在役管道和复合材料的无损检测中具有良好的应用前景。超声导波检测技术利用低频扭曲波或纵波可对管路、管道进行长距离检测,包括对于地下埋管(不开挖状态下)的长距离检测。 超声导波的产生机理与薄板中的兰姆波激励机理相类似,也是由于在空间有限的介质内多次往复反射并进一步产生复杂的叠加干涉以及几何弥散形成的。但是对于管道检测,在一般管壁厚度下要产生适当的波型,则需要使用比通常超声波探伤低得多的频率,导波通常使用的频率f<100KHz,因此导波对单个缺陷的检出灵敏度与通常使用频率在MHz级别的超声检测相比是比较低的,但是导波检测的优点是能传播20~30米长距离而衰减很小,因此可在一个位置固定脉冲回波阵列就可做大范围的检测,特别适合于检测在役管道的内外壁腐蚀以及焊缝的危险性缺陷。但目前,导波的一些机理和特性仍然不很清楚,导波的理论研究成为近年来无损检测界的热点。随着理论研究的深入,产生了很多有关导波的新技术,促使其用于更广泛的领域。
1 超声导波原理
1.1 导波的波型 超声导波应用的主要波型包括-扭曲波(Torsinal Wave,也简称为扭波)和纵波(Longitudinal Wave)。 扭曲波的特点是能够一边沿管子周向振动,一边沿管子轴向传播,声能受管道内部液体影响较小(在导波检测时,液体在管道中流动是允许的),回波信号能包含管轴方向的缺陷信息,通常能得到清晰的回波信号,信号识别较容易,在应用中需要换能器数量少,重量轻、费用省、因管内液体介质而产生的扩散效应较小,波型转换较少,检测距离较长,对轴向缺陷灵敏度高。 纵波特点是一边沿管子轴向振动,一边沿管子轴向传播,回波幅度与缺陷性状关系不大,回波信号不如扭波清晰,因为受管内流体流动的影响,也受探头接触面的表面状态影响较大(油漆、凹凸等)受被测管内液体介质流动的影响很大。
1.2工作原理 超声导波检测的工作原理:探头阵列发出一束超声能量脉冲,此脉冲充斥整个圆周方向和整个管壁厚度,向远处传播,导波传输过程中遇到缺陷时,缺陷在径向截面上有一定的面积,导波会在缺陷处返回一定比例的反射波,因此可由同一探头阵列检出返回信号-反射波来发现和判断缺陷的大小。 管壁厚度中的任何变化,无论内壁或外壁,都会产生反射信号,被探头阵列接收到,因此可以检出管子内外壁由腐蚀或侵蚀引起的金属缺损(缺陷),根据缺陷产生的附加波型转换信号,可以把金属缺损与管子外形特征(如焊缝轮廓等)识别开来业。
图1、超声导波在国道中传播示意图 超声导波检测得到的回波信号基本上是脉冲回波型,有轴对称和非轴对称信号两种,检测中以法兰、焊缝回波做基准,根据回波幅度、距离、识别是法兰或管壁横截面缺损率的缺陷评价门限等以及轴对称和非轴对称信号幅度之比可以评价管壁减薄程度,能提供有关反射体位置和近似尺寸的信息,确定管道腐蚀的周向和轴向位置。目前超声导波检测灵敏度可达到截面缺损率3%以上, 即一般能检出占管壁截面3~9%以上的缺陷区以及内外壁缺陷。 缺陷的检出和定位借助计算机软件程序显示和记录,减少操作判断的依赖性(避免了操作者技能对检测结果的影响),能提供重复性高、可靠的检测结果。
图2、超声导波检测回波示意图 1.3检测装置 超声导波检测装置主要由固定在管子上的探伤套环(探头矩阵)、检测装置本体(低频超声探伤仪)和用于控制和数据采样的计算机三部分组成。 探头套环由一组并列的等间隔的环能器阵列组成,组成阵列的换能器数量取决于管径大小和使用波型,换能器阵列绕管子周向布置。 探伤套环的结构按管道尺寸采用不同节环——可以是一分为二,用螺丝固定以便于装拆(多用于直径较小的管道),或者充气式环(柔性探头套环),靠空气压力紧套在管子上(多用于直径较大的管道)。接触探头套环的管子表面需要进行清理但无须耦合剂,亦即除安放探头环的位置外,无需在清除和复原大面积包覆层或涂层上花费功夫,这也是超声导波检测的优点之一。 超声导波探头套环上的探头矩阵架在一个探测位置,就可向套环两侧远距离发射和接收100KHz以下的回波信号,从而可对探头环两侧各20~30米的长距离进行全面检测,可对整个管壁作100%检测,可检测难以接近的区域,如有管夹、支座、套环的管段,也可检测埋藏在地下的暗管,以及交叉路面下或桥梁下的管道等,因而减少因接近管道进行检测所需要的各项费用。 常规做法是在经过表面清理的管道外表面逐点地进行超声测厚、抽检,而超声导波检测(又称长距离超声遥探法)让声波从一个探头环位置发射,沿管壁内外向远处传播,就能覆盖长距离的管壁,在一定范围内100%检测管壁,从而对安全、经济具有重大价值,目前已经广泛应用于直径50~1200mm的管道现场检测。
2 基于磁致伸缩效应的导波无损检测技术
2.1 技术原理 基于磁致伸缩效应的导波无损检测技术是近年来兴起的一种新技术。其检测原理为:铁磁体在外磁场中被磁化时,外形尺寸发生变化,产生磁致伸缩应变,从而在铁磁体内激发应力波:即弹性导波。导波在传播过程中,铁磁体内各部分均发生变化,相应磁导率发生变化,反过来使波的传播特性也发生变化进而导致铁磁体内磁感应强度发生变化。根据法拉第电磁感应定律:变化的电磁感应强度必定引起接收传感器中的电压变化,通过测量电压信号——导波的反射情况,即可检测出铁磁体构件中是否存在腐蚀、裂纹和破损等缺陷。传感器技术、导波特性研究和导波信号分析及处理是基于磁致伸缩效应的导波检测技术取得突破的关键。
2.2 研究现状 Kaule W于20世纪50年代首次提出了基于磁致伸缩效应的无损检测技术,其研究对象是检测钢索的断股和腐蚀。另外,他们还进行了长距离管道导波检测的可行性研究、各种科学和工程领域中导波的传播、长管检测和机械状态监测研究对无缝钢管的检测取得了较好效果。 国内对于该方法的研究近几年才刚起步,对磁致伸缩传感器在无损检测中应用的理论基础作了详细论述,分别建立了基于磁致伸缩效应在管道中激励和接收纵向导波模型,设计了应用于圆管的激励纵向导波的磁致伸缩传感器,自行开发了大功率智能磁致伸缩检测仪。通过激励不同频率的信号,对不同管径和长度管材进行了大量试验,得出了适用于检测的最佳频率。课题组还研究了磁致伸缩传感器在蒸汽锅炉管道检测中的应用,对U型和锅炉弯管分别进行了试验,可清晰分辨出模拟缺陷或刻痕的信号。
2.3 有待解决的问题 基于磁致伸缩效应的导波无损检测技术在多方面取得了进展,但距离工程成熟应用还有一些问题值得深入研究和探讨。 (1)研制新型磁致伸缩传感器 大多数被检测的构件是不规则的,而且缺陷未知,要求传感器易于安装、检测和拆卸,尤其是在构件中传播的导波具有频散和多模式特点,而磁致伸缩传感器类型与激励的导波特征直接相关,因此,要优化设计已有的磁致伸缩传感器或研制新型磁致伸缩传感器。 (2)实现定量化检测和评估 工业用超声无损检测技术多停留在了解材料与构件内是否存在缺陷,或凭经验大致判断缺陷的大小与位置。采用多参量数字信号处理与模式识别技术可给出检测的量化结果,如缺陷的大小、位置、形状或性质。与断裂力学知识相结合,现代无损检测还可望进一步对构件的强度与剩余寿命进行评估。 (3)物理模型及可视化研究 在不同构件中,导波传播特征不同,尤其是导波遇到缺陷时,与缺陷的交互作用会引起导波传播特性发生改变。建立物理模型可有效地反演导波传播特征,另外,将导波在构件中传播的形态可视化可以给人直观、明了的感觉,利于再现和理解导波传播特征。
3 超声导波的应用
3.1 管道裂纹检测 常规的超声无损检测是采取逐点扫描的方法,这种方法的一大缺点是费时,而由于超声导波本身的特性(沿传播路径衰减很小),具有可沿结构传播非常远距离的特点,最大可达几十米;并且接收到的信号中包含有激励和接收两点间结构整体性的信息。超声导波技术实质上是检测了一条线,而非一点,大大节约了检测时间,提高了检测效率。但是,由于超声导波还具有频散现象,超声导波的各模态在传播较长距离后会发生严重的频散现象,降低了将超声导波应用于管道裂纹无损检测的可行性。 学者研究表明,管道因导波传播过程中产生的横向变形是导致导波频散的原因。随着导波中心频率的增加,导波频散现象越发严重,其波包传播相同距离所需时间也随之变长;微弱的缺陷反射信号直观上已无法识别,但通过小波变换可实现缺陷反射信号的“放大”和识别。识别的效果与小波基函数及其尺度的选取有关;噪声信号广泛的分布于整个频域和时域,且为多为低能级信号。对于中心频率为70kHz的检测信号,其主要分布于频域的前85kHz。通过小波包分解和重构算法可实现对信噪分离,从而实现缺陷识别。 因此,超声导波法是一种高效可靠的损伤识别方法,通过小波变换和小波包分解、重构算法可增强其识别微弱损伤的能力,同时有效的滤波去噪,实现高噪环境下的损伤识别。在管道裂纹无损检测具有较高的可行性。
3.2 管道腐蚀检测 压力管道在使用中可能产生腐蚀、疲劳、蠕变及材质劣化等多种破坏形式, 其中以腐蚀破坏最具普遍性。尤其在炼油、化工等领域使用的压力管道, 因其介质腐蚀性强, 并且常伴有高温、高压和磨损等恶劣的工况, 腐蚀破坏的事故时有发生。因此必须加强压力管道腐蚀的检测。超声导波技术作为在过去20 年中迅速发展起来的新型无损检测技术, 在压力管道腐蚀检测中的优势日益凸显。然而, 超声导波技术对不同类型管道腐蚀检测的适用性存在差异。 研究表明,该技术在针对管道不同腐蚀类型缺陷进行检测时有优势,也有自身的局限性。对导致压力管道横截面积金属损失量超过 2%的腐蚀具有较好的检测效果。对应力腐蚀和腐蚀疲劳等缺陷并不适用, 但是对于局部腐蚀具有较好的检测效果, 尤其是窄深型的腐蚀坑。 同时该技术的检测距离受到管道结构和外部环境的影响较大, 同时技术应用需要很强的专业知识和足够的经验对数据进行分析。应该加强这方面的研究工作, 才能更好地促进该技术的推广应用。
3.4 埋地锚杆检测 在水利水电工程、城市建设、公路铁路建设等工程中,大量的采用锚杆支护技术(即将锚杆埋入岩石或土壤中以增强岩石或土壤的支护能力)。锚杆的施工质量直接影响着洞室或边坡的安全稳定。锚杆的施工属于隐蔽工程,常规方法如拉拔实验等不但破坏构件,而且很难对其进行有效的检测。所以对于锚杆的长度及施工质量的新型无损检测方法越来越受到研究人员的关注。目前对锚固体系的无损检测研究大多限于声频应力波法,还处于探索阶段,所得测试波形杂乱,难以识别判断。而利用超声导波技术对锚杆进行检测则成为了近年来一个新的研究方向。