基于虚拟时间反转聚焦管道超声导波检测新方法.pdf

学兔兔 第49卷第 12期 机 械 工 程 学 报 V0l1．49 NO．12 20l3年 6 月 JOURNALOFMECHANICALENGINEERING Jun． 2013 DoI： lO．3901，JM E．2013．12．017 基于虚拟时间反转聚焦的管道超声导波 检测新方法 符 浩 吴 斌 何存富 (北京工业大学机械工程与应用电子技术学院 北京 100124) 摘要：针对现有时间反转聚焦方法所需的多通道同步激励与接收装置在实验室与工程应用中成本高且难以实现的问题，提出 利用单通道设备多次采集足够的信号并通过信号处理等效实现多通道同步激励．接收效果的虚拟时间反转聚焦方法，它是一 种新型的超声导波聚焦方法。采用有限元仿真手段对比该方法与现有时间反转聚焦方法的聚焦效果，通过试验验证该方法在 实际检测中应用的可能性。针对2m长 114innl外径的钢制管道，通过有限元仿真与试验获取的数据，利用超声导波虚拟时 间反转聚焦方法对管道上一个人工缺陷进行了聚焦检测。结果表明，与聚焦前的缺陷信号相比，聚焦后的缺陷信号的归一化 幅度提高6倍，信号波包外形也有明显改善；同时，该方法在不提高对仪器设备要求的情况下，能够有效地将超声导波管道 检测缺陷信号的信噪比从0．0336提高到2．1656，进而提高了超声导波对小缺陷的检测能力。 关键词：超声导波 虚拟时间反转聚焦 管道检测 中图分类号：TG156 UltrasonicGuidedW avePipeInspectionBasedon SyntheticTime-reverseM ethod FU Hao 、UBin HECunfu (CollegeofMechanicalEngineeringandAppliedElectronicTechnology, BeijingUniversityofTechnoloyg,Beijing100124) Abstract：Synthetictime-reversemehtodisanew focusingmehtodinultrasonicguidedwavenispection．Aimingathteproblem that htemulti—channelsystem requiredby common Time—reverseMehtodisvery expensiveandhardtobuild，apost-acquiresignal processmehtodbasedonasingle·channelsystem isusedtoimprovehtetime—reversemehtod．Theeffectivenessofhtesynhtetic time-reversemehtodisprovedthroughnumericalsimulationna dexperiment．A steelpipeof2m longand114innlouterdiameter wiht na artificialde~ctisinspectedinsimulationnadexperiment．Accordingtohteresultofhtesimulationnadhteexperiment，using htismehtod，thenormalizedamplitudeofhtede~ctis6timesincreased，nadthewavepacketofhtedepotreflectionisgreatly improved．Th esignal-noise-ratioisalsoraisedfrom 0．0336to2．1656．Th edetectioncapability ofulrtasonicguided