管道缺陷接触式磁致伸缩扭转导波检测方法

论文摘要

导波具有单点激励即可实现长距离快速检测的优点,近年来受到了广泛而深入的研究。接触式磁致伸缩扭转导波不仅具有上述优点,而且能量耦合效率高,适于远距离检测和长期监测。本学位论文结合“十一五”科技支撑计划项目“带保温层管道腐蚀电磁导波检测技术研究与设备研制”,对接触式磁致伸缩扭转导波管道检测方法进行了深入研究。首先,在论述磁致伸缩扭转导波传感原理的基础上,分析了磁致伸缩材料、磁化和耦合方式对接触式扭转导波检测的影响,给出了基于声波多层平面反射与透射模型的传声材料选取方法。通过实验研究了粘结和干耦合两种接触式扭转导波的信号特性,结果表明,环氧胶粘结方法耦合效率高,干耦合方法中材料可重复使用。其次,根据扭转导波非频散特性,论述了基于时空变换技术的磁致伸缩导波单方向激励和接收原理,给出了其具体实现方法。分析了线圈宽度和匝数对检测的影响,得到了适于单方向检测的传感器布置方式。实验结果表明,该方法不仅可实现单方向检测,而且信号信噪比是双向检测时的3.8倍。最后,通过实验室和现场实验研究了接触式磁致伸缩导波检测方法在管道缺陷检测中的应用。实验室样管检测结果表明,该检测方法能检测出截面损失3.7%的人工刻槽缺陷,而非接触式方法不能检测出该刻槽缺陷。现场实验结果表明,粘结传感方式具有远距离缺陷检测能力,对于截面损失6%的盲孔和刻槽缺陷,检测距离超过50m;干耦合扭转导波传感方式不仅可检测铁磁性管道缺陷,还可用于非铁磁性管道的缺陷检测。接触式和非接触式磁致伸缩导波的管道缺陷检测对比实验表明,接触式磁致伸缩导波耦合效率高于非接触式,检测灵敏度高,具有广阔的应用前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题概述
• 1.2 国内外研究概况
• 1.3 论文主要工作
• 2 接触式磁致伸缩扭转导波传感方法研究
• 2.1 磁致伸缩扭转导波传感原理
• 2.2 接触式磁致伸缩扭转导波传感方法研究要素
• 2.3 粘结式磁致伸缩传感方法研究
• 2.4 干耦合式磁致伸缩传感方法研究
• 2.5 本章小结
• 3 磁致伸缩导波单方向检测方法研究
• 3.1 单方向检测原理
• 3.2 单方向检测实现方法
• 3.3 单方向导波检测实验验证
• 3.4 本章小结
• 4 管道缺陷检测应用
• 4.1 实验室管道缺陷检测实验研究
• 4.2 现场管道缺陷检测实验研究
• 4.3 接触式与非接触式磁致伸缩导波管道缺陷检测比较
• 4.4 本章小结
• 5 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录攻读学位期间发表的学术论文目录