基于激光声发射技术的金属焊缝板损伤识别与定位研究

来源 :中国石油大学(华东) | 被引量 : 0次 | 上传用户:kongct_2006
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焊接技术是现代生产系统中常用的一种结构连接方式。为保证生产系统的安全运行,做好生产系统中焊接结构的检测工作至关重要。目前,对于焊接结构缺陷的检测最常用方法有超声波法,X射线法,金属磁记忆,声发射法等。其中超声波法、X射线法,金属磁记忆等检测方法不具备对人员无法靠近环境下的焊缝损伤远距离检测的能力。传统声发射技术具有远程检测的能力,但是只能对活动性损伤进行监测,对于结构中静态损伤无法检测。因此,寻找一种新的技术实现对远距离下焊接结构静态损伤的远距离检测具有重大的研究意义。本文在激光激励技术以及声发射检测技术的基础上,对两种技术进行有机的结合,实现了对人员无法靠近处焊接结构的静态损伤的远距离检测。通过理论分析以及实验研究方法对激光声发射技术在焊接结构损伤识别及定位中的应用进行了研究。主要研究成果如下:(1)激光声发射技术检测原理研究基于理论分析的方法,针对激光激励声波信号、lamb波探伤理论、声发射检测原理做了详细的描述,并对激光激励技术与声发射技术结合的基础进行了阐述。最后,针对激光声发射技术在损伤检测流程进行了总结归纳。(2)激光声发射信号传播特性研究为了合理有效的应用激光声发射技术对焊缝中损伤进行检测,需要对影响激光声发射信号的因素以及信号传播特性进行分析。在充分考虑激励能量、激光束传播距离、声波传播距离及介质结构改变等因素对声发射信号传播的影响基础上开展激光声发射信号传播实验。实验研究结果为金属焊缝损伤的激光声发射检测研究提供了基础。(3)金属焊缝损伤激光声发射检测研究对含有不同损伤类型的金属焊缝板开展激光声发射损伤检测实验。首先通过声发射参数分析对不同状态的激光声发射信号进行分析,寻找有效的声发射参数对焊缝完整性状态进行表征。然后利用无监督学习方法对不同的信号进行有效的分类,对不同类别的声发射信号进行分析并与声发射参数分析结果进行对比。最终确定适当机制对焊缝结构的完整性状态进行判别。(4)基于EMD(经验模态分解)分解的焊缝结构缺陷定位研究在使用固定传感器进行损伤定位检测时,由于激励源到达传感器距离不同,信号之间进行比较需要涉及到参数补偿问题。对于一个声发射信号,它通常是由多种频率信号混合而成,直接对原始信号进行参数补偿将会难以实现。因此,需要选单一模式的信号进行分析以提高定位精度。本部分首先利用lamb波理论以及EMD分解方法提取特定频率的信号分析;然后结合能量补偿方法对波包能量进行提取,从而确定经过损伤传播的激光激励点;最后,根据损伤与传播路径的相对关系对焊缝中的损伤位置进行确定。并开展实验研究验证了该种方法的有效性以及准确性。
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