超聲導(dǎo)波在管中的頻散特性及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、管道設(shè)備在石油化工、天然氣、電力和城市供水系統(tǒng)等部門中有著廣泛的應(yīng)用，但管道腐蝕、裂紋等缺陷引起的泄露無(wú)論對(duì)經(jīng)濟(jì)還是環(huán)境，都造成了巨大的損害，也給人們的生活帶來(lái)很大的不便。相對(duì)傳統(tǒng)的超聲管道無(wú)損檢測(cè)方法，導(dǎo)波檢測(cè)以其長(zhǎng)距離傳播、高效率、高靈敏度、低成本等優(yōu)點(diǎn)，具有很大的優(yōu)越性。但由于管中導(dǎo)波的頻散和多模態(tài)特性，模態(tài)和檢測(cè)頻率的選擇成為導(dǎo)波檢測(cè)的關(guān)鍵。導(dǎo)波對(duì)管的檢測(cè)中，無(wú)論使用軸對(duì)稱導(dǎo)波還是非軸對(duì)稱導(dǎo)波，當(dāng)遇到具有非軸對(duì)稱性的缺陷時(shí)，都會(huì)

2、產(chǎn)生彎曲模態(tài)的回波。加之在某些檢測(cè)環(huán)境下，由于能觸及到的管壁面積有限，這時(shí)單探頭激勵(lì)法激發(fā)彎曲模態(tài)導(dǎo)波則成為比較理想的選擇。因此，對(duì)單探頭激發(fā)彎曲模態(tài)導(dǎo)波的研究具有重要意義。 本文分析了管中導(dǎo)波縱向、扭轉(zhuǎn)、彎曲三種模態(tài)的頻散特性。根據(jù)實(shí)驗(yàn)用不銹鋼管中導(dǎo)波的頻散曲線選定合適的模態(tài)和激發(fā)頻率。通過(guò)測(cè)量導(dǎo)波的群速度值來(lái)驗(yàn)證激發(fā)的模態(tài)，進(jìn)而對(duì)管中缺陷進(jìn)行檢測(cè)。 通過(guò)理論分析和實(shí)驗(yàn)研究，得出了以下結(jié)論：(1)繪制出了縱向、扭轉(zhuǎn)、彎

3、曲三種模態(tài)的相速度和群速度頻散曲線，并對(duì)其頻散特性進(jìn)行了分析。三種模態(tài)的頻散特性由其r/d比值決定，但與r、d的具體數(shù)值無(wú)關(guān)。r/d比值的改變對(duì)扭轉(zhuǎn)模態(tài)的頻散特性影響極小。對(duì)于L(0，1)模態(tài)來(lái)說(shuō)，r/d比值越大，其頻散曲線與A0模態(tài)越相近；fd值越大，其相速度與A0模態(tài)的相速度差越小，L(0，2)模態(tài)和F(1，3)模態(tài)有相似規(guī)律。(2)選擇L(0，2)及F(n，3)模態(tài)為激發(fā)模態(tài)，1MHz為激發(fā)頻率，確定31°為聲波入射角，在不銹鋼管