超聲導波在管中的頻散特性及實驗研究.pdf

1、管道設備在石油化工、天然氣、電力和城市供水系統(tǒng)等部門中有著廣泛的應用，但管道腐蝕、裂紋等缺陷引起的泄露無論對經濟還是環(huán)境，都造成了巨大的損害，也給人們的生活帶來很大的不便。相對傳統(tǒng)的超聲管道無損檢測方法，導波檢測以其長距離傳播、高效率、高靈敏度、低成本等優(yōu)點，具有很大的優(yōu)越性。但由于管中導波的頻散和多模態(tài)特性，模態(tài)和檢測頻率的選擇成為導波檢測的關鍵。導波對管的檢測中，無論使用軸對稱導波還是非軸對稱導波，當遇到具有非軸對稱性的缺陷時，都會

2、產生彎曲模態(tài)的回波。加之在某些檢測環(huán)境下，由于能觸及到的管壁面積有限，這時單探頭激勵法激發(fā)彎曲模態(tài)導波則成為比較理想的選擇。因此，對單探頭激發(fā)彎曲模態(tài)導波的研究具有重要意義。 本文分析了管中導波縱向、扭轉、彎曲三種模態(tài)的頻散特性。根據實驗用不銹鋼管中導波的頻散曲線選定合適的模態(tài)和激發(fā)頻率。通過測量導波的群速度值來驗證激發(fā)的模態(tài)，進而對管中缺陷進行檢測。 通過理論分析和實驗研究，得出了以下結論：(1)繪制出了縱向、扭轉、彎

3、曲三種模態(tài)的相速度和群速度頻散曲線，并對其頻散特性進行了分析。三種模態(tài)的頻散特性由其r/d比值決定，但與r、d的具體數值無關。r/d比值的改變對扭轉模態(tài)的頻散特性影響極小。對于L(0，1)模態(tài)來說，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