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1、維普資訊http://www.cqvip.com2006年第27卷第4期中北大學學報(自然科學版)Vo1．27No·42006(總第108期)JOURNALOFNORTHUNvE!!!望!壘!壘!壘!蘭里望蘭!!!．一一—文章編號：1673．3193(2006)04·0348—04管道裂紋縱向超聲導波檢測仿真研究楊湖，王成。(1．中北大學信息與通信工程學院，山西太原030051；2．北京理工大學爆炸科學與技術國家重點實驗室，北京100081)摘要：在縱向超聲導波基本原理的基礎上，分析了兩種縱向模式位移分量隨頻率的變化而變化的情況，給出了一
2、種梳狀對稱換能器對管道缺陷的有效檢測．數(shù)值分析和仿真結果表明，利用縱向超聲導波可對有障礙物覆蓋的管道，有阻礙物遮擋的管道進行長距離、有效的、省事省時的在線檢測，與理論分析相吻合．關鍵詞：縱向超聲導波；模式；仿真；管道裂紋中圖分類號：TM930．124文獻標識碼：ASimulationofDetectionPipelineCracksbyLongitudinalUltrasonicGuidedWavesYANGHu。WANGCheng0(1．SchoolofInformationandCommunicationEngineering，Nor
3、thUniversityofChina，Taiyuan030051，China；2．StateKeyLaboratoryofExplosionScienceandTechnology，BeijingInstituteofTechnology，Beijing100081，China)Abstract：Afteradescriptionofthebasicprincipleofverticalultrasonicguidedwave，thispaperhasmadeananalysisonthevariationofthedisplaceme
4、ntoffsetofverticalmodevariantwithfrequency；ithasalsopresentedanapproachbywhichapectinatesymmetricaltransducerbeusedtoeffectivelydetectpipelineflaws．Dataanalysisandsimulationindicatethatlongitudinalultrasonicguidedwavecanbeap—pliedtotheon—linedistancedetectionofthepipeline
5、scoveredorshelteredbybarriers．Keywords：longitudinalultrasonicguidedwave；mode；simulation；pipelinecrack典型的、傳統(tǒng)的的超聲檢測方法是利用傳感器(探頭或換能器)在被測管道表面進行逐點掃描，常用超聲C掃描探傷方式．由此獲得被測件整體的探傷圖像，但這一過程往往非常費時，難以實現(xiàn)遠距離有效檢測且所需設備比較復雜[1]．一般情況下，裂紋和腐蝕等缺陷在管道內、外表面都可能發(fā)生．由于在檢測過程中不能接近管材的情況占有很大比例，如果不移去隔離部分，即使是外
6、部缺陷也無法用傳統(tǒng)的超聲檢測技術來檢測．基于上述情況，對于管道中的缺陷可以利用超聲導波技術進行檢測．由于導波具有頻散特性，在管道中會產生多種模式的波，所以選擇特殊模式的導波對檢測缺陷是非常重要的．本文選擇縱向超聲導波對裂紋進行數(shù)值分析和仿真研究[2]．1縱向超聲導波的基本原理圖1為管道示意圖，其內徑為a，外徑為b．由縱向超聲導波在管道中傳播的特性可知，管道中質點位移分量為一U，(r)COSnOCOS(tot+kz)，口=U口(r)sinnOcos(tot+kz)，2一U2(r)cosnOsin(tot+kz)，收稿日期：2006．03．3
7、0基金項目：國家自然科學基金資助項目(10202001)作者簡介：楊湖(1972一)，男．講師，博士生．主要從事測試計量技術及儀器的研究．維普資訊http://www.cqvip.com(總第108期)管道裂紋縱向超聲導波檢測仿真研究(楊湖等)349式中，“，，“一，分別表示徑向、周向、軸向位移分量；U，，U一，U分別為相應的位移幅度．管道中的導波可分為三類：縱向模式L(O，)(軸對稱摸態(tài))，m：1，2，3，?．扭轉模式T(O，)(軸對稱摸態(tài))，一l，2，3，?．彎曲模式F(n，)(非軸對稱摸態(tài))，：1，2，3，?；一1，2，3?．模式中
8、的為模數(shù)，反映了該模式在管道壁厚方向上的振動形態(tài)；整數(shù)n為周向階次，反映了該模式環(huán)繞管道壁周向的傳播形態(tài)．一般情況下，對于給定第n階模式，可做出個模式的頻散曲線．準確描述上述三類模式比較困難，
