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《管道超聲導(dǎo)波檢測技術(shù)研究進(jìn)展》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、維普資訊http://www.cqvip.com第l7卷第】期實驗力學(xué)Vo-．17No．12002年3月JOURNALOFEXPERIMENTALMECHAN](Mar．2002文章編號：1o01-4888(20o2)0l_0ool09管道超聲導(dǎo)波檢測技術(shù)研究進(jìn)展焦敬品，何存富，吳斌，費仁元，王秀艷f北京工業(yè)太學(xué)機(jī)電學(xué)院．北京100022)摘要：綜述管道超聲導(dǎo)波檢剎技術(shù)廈其應(yīng)用研究進(jìn)展．著重對超聲導(dǎo)波技術(shù)和模態(tài)聲發(fā)射技術(shù)在管道檢測中的最新應(yīng)用進(jìn)行了評述，內(nèi)容涉廈超聲導(dǎo)波的傳播特性、實驗檢測方法廈算數(shù)值模擬等．關(guān)鍵詞：管道；超聲導(dǎo)波；模態(tài)聲發(fā)射；
2、數(shù)值模擬中圈分類號：0348文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A1引言管道作為五大運輸工具之一，在運輸液體、氣體、漿液等方面具有特殊的優(yōu)勢．世界上管道主要干線已達(dá)230多萬，1994年末我國油氣管道干線已達(dá)17387km，城市供水系統(tǒng)更是極為龐大的管道網(wǎng)．然而管道在長期使用中受沖刷和腐蝕導(dǎo)致管壁減薄，常常發(fā)生泄漏事故，不僅造成經(jīng)濟(jì)上的巨大損失，且會污染環(huán)境影響生態(tài)平衡．據(jù)統(tǒng)計世界各大中城市自來水的泄孺損失率在20左右．近年來有許多管道發(fā)生事故，更引起世人的極大關(guān)注．例如．1993年委內(nèi)瑞拉一條氣體管道發(fā)生泄漏，氣體爆炸．致使51人死亡；1994年美國新澤西州的一條管
3、道泄漏，造成火災(zāi)，致使1人死亡j0多人受傷．近年來還有其他一些國家如俄羅斯、加拿大和英國等國家的管道發(fā)生各種事故的報道．據(jù)不完全統(tǒng)計，截止1990年，我國僅輸油管道在20年時間里，共發(fā)生大小事故628次．天然氣管道也曾多次發(fā)生事故，后果特別嚴(yán)重，給人民生命財產(chǎn)造成了嚴(yán)重的損失J．更為嚴(yán)重的是管道泄漏造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染．加劇了原本已經(jīng)惡化的人類賴以生存的地球空間．盡管使用常規(guī)無損檢測方法(如超聲檢測爬機(jī)、漏磁檢測爬機(jī)等)對管道檢測有著眾多的優(yōu)勢所在“，如技術(shù)成熟，只需對工人稍加培訓(xùn)，就可以利用現(xiàn)有的專門設(shè)備進(jìn)行檢測．但常規(guī)無損檢測技術(shù)都存在一個
4、嚴(yán)重的不足：檢測過程為逐點掃描式，因此常規(guī)無損檢測方法不可收稿日期：20ol-05—23；修訂日期：2002一c2—20基金項目：國家臼然科學(xué)基金(19920(；3北京自然科學(xué)基盤(~992006J，北京市教委科拄發(fā)展項目．教育部高等學(xué)校骨教師資助劃項日作者簡介：焦敬品(1973一)．女．北京工業(yè)太學(xué)機(jī)電學(xué)院講師．在讀博士研究生．主要研究領(lǐng)域：結(jié)構(gòu)安全監(jiān)控研究維普資訊http://www.cqvip.com實驗力學(xué)(2002年)第17卷能有效的用于當(dāng)前工業(yè)中廣泛使用的成千上萬公里的管道檢測．而超聲導(dǎo)波檢測技術(shù)和模態(tài)聲發(fā)射技術(shù)是解決這一問題的潛在
5、可行的方法．本文旨在概述超聲導(dǎo)波技術(shù)和模態(tài)聲發(fā)射技術(shù)在管道檢測中的最新研究進(jìn)展及發(fā)展趨勢．2超聲導(dǎo)波技術(shù)多年以來，超聲導(dǎo)渡在空心圓柱體中傳播課題的研究備受國外學(xué)者關(guān)注、Gazis“”利用彈性理論求得簡諧波在無限長的空心圓柱體中傳播的通解、Gree~spon_1?！保阂矊椥岳碚撨M(jìn)行了研究，并且發(fā)表了有關(guān)圓柱殼彌散曲線和位移場的論文．由于工業(yè)生產(chǎn)中迫切需要先進(jìn)的管道無損檢測技術(shù)，因此出現(xiàn)了將導(dǎo)波技術(shù)應(yīng)用于管道缺陷檢測的研究．1979年，~olTLpson等_1將EMAT(電磁聲傳感器)應(yīng)用于蒸汽發(fā)電機(jī)管道的裂縫檢測．Silk和Bainton：ls
6、~利用壓電超聲探頭在熱交換管道中激勵超聲導(dǎo)渡，他們也對裂紋檢測進(jìn)行了實驗，證明了利用超聲導(dǎo)波技術(shù)對管道檢測的可能性．Brooketal：證明了利用柱狀導(dǎo)波對管道進(jìn)行檢測的可行性，柱狀導(dǎo)渡由管道一端施加法向載荷激勵．有趣的是Silk和Bainton利用L(O，1)模式導(dǎo)波對管道進(jìn)行檢測．而Brook等利用的卻是上(0．2)模式導(dǎo)波．這是由于不同的激勵方法產(chǎn)生的不同的激勵模式．Silk和Bainton是從管道內(nèi)部激勵導(dǎo)波的，而Brook等是從管道一端橫截面處激勵導(dǎo)波的．這些實驗證明了利用超聲導(dǎo)波對管道檢測的有效性，但是現(xiàn)場應(yīng)用尚處于空白．根據(jù)選用導(dǎo)
7、波模式數(shù)量的不同，可將管道超聲導(dǎo)波檢測技術(shù)分為單一模式導(dǎo)波檢測技術(shù)和多模式導(dǎo)波檢測技術(shù)兩種方法．2．1單一模式導(dǎo)波檢測導(dǎo)波模式的選擇是管道檢測系統(tǒng)的一個關(guān)鍵問題．若不能很好解決，導(dǎo)波技術(shù)就毫無優(yōu)勢可言．通常，激勵源將產(chǎn)生出在其頻率帶寬內(nèi)的所有模式，導(dǎo)致接收信號非常復(fù)雜而無法分析．但是可通過某些特殊的激勵方式激勵單一模式的導(dǎo)渡．目前，在國外超聲導(dǎo)波管道檢測中常用的單一模式導(dǎo)波為L(0，2)模式導(dǎo)渡．這是因為此模式在以下幾方面具有顯著優(yōu)勢：1)在某一特定頻率附近的很寬頻率范圍內(nèi)，此模式幾乎是非頻散的．即群速度、相速度不隨頻率明顯變化，因此使得信號形
8、狀在傳播過程中基本保持不變；2)它是傳播最快的模式，因此任何不希望出現(xiàn)的模式信號都在其后到達(dá)；3)它對任意圓周向內(nèi)表面與外表面缺陷具有相同的靈敏度，即
