基于电磁超声高频导波的管道在线探伤系统设计

来源 :哈尔滨理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wlq808
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目前对于管壁厚度6mm以上的管道,采用反射式的电磁超声高频导波检测技术。本文针对管壁厚度6mm及以下的管道电磁超声检测系统进行设计。并通过透射式周向Lamb波来解决管壁厚度6mm及以下的管道检测精度较低的问题。针对反射式周向Lamb波检测精度不高的问题,本文设计了透射式周向Lamb波的换能器。根据周向Lamb波的工作原理和弹性动力学方程推导了周向Lamb波的频散方程,通过数值求解的方式得到频散方程的解并绘制出频散曲线,最后通过频散曲线得到换能器的工作频率。并且通过与板材中Lamb波的对比,验证了管道中周向Lamb波的可行性。其次,设计了电磁超声在线探伤系统的软硬件结构。硬件电路主要由三部分组成:电磁超声换能器的发射接收电路,控制电路和用户交互电路。软件部分设计了周向Lamb波专用探伤分析软件,实现了参数的设置,回波信号的显示等功能。并采用model/view的设计架构,单例的设计模式和多线程的设计方法实现了软件优化。然后,设计了小波去噪算法来提高在线探伤系统检测信号的信噪比。本系统采用了阈值消噪的方式,并对小波算法的软硬阈值和分解层数进行分析,最终选用了进行6层分解的硬阈值处理的sym20小波函数。并通过和累积平均算法进行对比,验证了小波算法的有效性以及优越性。最后对整个在线探伤系统进行测试验证。并对含有轴向裂纹的管道进行实验,通过小波算法的优化成功检测出1×10×0.5mm的轴向裂纹缺陷。检测结果满足中华人民共和国石油化工管道无损检测标准SH/T 3545-2011。
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