论文部分内容阅读
管道设备在石油化工、天然气、电力和城市供水系统等部门中有着广泛的应用,但管道腐蚀、裂纹等缺陷引起的泄露无论对经济还是环境,都造成了巨大的损害,也给人们的生活带来很大的不便。相对传统的超声管道无损检测方法,导波检测以其长距离传播、高效率、高灵敏度、低成本等优点,具有很大的优越性。但由于管中导波的频散和多模态特性,模态和检测频率的选择成为导波检测的关键。导波对管的检测中,无论使用轴对称导波还是非轴对称导波,当遇到具有非轴对称性的缺陷时,都会产生弯曲模态的回波。加之在某些检测环境下,由于能触及到的管壁面积有限,这时单探头激励法激发弯曲模态导波则成为比较理想的选择。因此,对单探头激发弯曲模态导波的研究具有重要意义。本文分析了管中导波纵向、扭转、弯曲三种模态的频散特性。根据实验用不锈钢管中导波的频散曲线选定合适的模态和激发频率。通过测量导波的群速度值来验证激发的模态,进而对管中缺陷进行检测。通过理论分析和实验研究,得出了以下结论:（1）绘制出了纵向、扭转、弯曲三种模态的相速度和群速度频散曲线,并对其频散特性进行了分析。三种模态的频散特性由其r/d比值决定,但与r、d的具体数值无关。r/d比值的改变对扭转模态的频散特性影响极小。对于L（0,1）模态来说,r/d比值越大,其频散曲线与A0模态越相近;fd值越大,其相速度与A0模态的相速度差越小,L（0,2）模态和F（1,3）模态有相似规律。（2）选择L（0,2）及F（n,3）模态为激发模态,1MHz为激发频率,确定31°为声波入射角,在不锈钢管中激发导波。实测导波群速度为5.298km/s,相对理论值的误差为1.61%。（3）在本文实验条件下,可以对φ≥1.2mm的通孔缺陷进行有效检测。