小口徑鋼管作為船舶管系的重要組成部分,為保障船舶的正常運行而源源不斷地輸送著燃油、潤滑油、冷卻水等介質(zhì)。然而,由于輸送的介質(zhì)大多具有腐蝕性,且所處的工作環(huán)境惡劣,使得小口徑鋼管容易產(chǎn)生內(nèi)外壁的腐蝕缺陷,從而導(dǎo)致船舶事故的發(fā)生。因此,對船舶管系中的小口徑鋼管進(jìn)行檢測,并及時發(fā)現(xiàn)小口徑鋼管中存在的腐蝕缺陷具有重要意義。由于小口徑鋼管在船舶中安裝空間狹小,無法有效開展管外缺陷檢測,只能采用內(nèi)檢測的方式。而現(xiàn)有的管道內(nèi)檢測設(shè)備主要針對的都是中、大口徑的管道,由于受到管徑的限制,無法滿足小口徑鋼管的檢測需求。因此,針對上述問題,論文開展了小口徑鋼管超聲陣列內(nèi)檢測技術(shù)研究。設(shè)計了球形結(jié)構(gòu)的超聲傳感器陣列,并進(jìn)行了加工與測試,該陣列結(jié)構(gòu)能夠在直管和彎管環(huán)境下具有較好的通過能力;設(shè)計和試制了超聲傳感器陣列的發(fā)射電路和接收電路,實現(xiàn)了傳感器陣列激勵和回波信號接收與處理;設(shè)計了小口徑鋼管超聲檢測軟件系統(tǒng),能夠根據(jù)傳感器陣列獲取的數(shù)據(jù),對鋼管缺陷進(jìn)行實時成像。論文的主要研究工作如下:（1）在對課題背景和目的意義進(jìn)行闡述的基礎(chǔ)上,對國內(nèi)外管道缺陷內(nèi)檢測方法和技術(shù)現(xiàn)狀進(jìn)行了分析,針對船舶中小口徑鋼管工作環(huán)境和管... 

【文章來源】：江蘇大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

傳感器陣列聲束覆蓋幾何示意圖

小口徑鋼管超聲陣列內(nèi)檢測技術(shù)研究14圖3.1線聚焦超聲傳感器結(jié)構(gòu)示意圖Fig.3.1Schematicdiagramoflinefocusultrasonicsensor3.1.2超聲傳感器中心頻率的確定在小口徑鋼管腐蝕缺陷超聲內(nèi)檢測中，超聲波傳感器的中心頻率對檢測結(jié)果往往有著比較大的影響，所以選擇合適的超聲波傳感器的中心頻率顯得至關(guān)重要。但是，現(xiàn)如今對于超聲波傳感器中心頻率的選擇并沒有一個確切的理論依據(jù)，只能參考一些已有的使用經(jīng)驗與相關(guān)理論。對于小口徑鋼管腐蝕缺陷的檢測，超聲波傳感器的中心頻率產(chǎn)生的影響主要體現(xiàn)在以下幾個方面[47]：（1）超聲波傳感器的中心頻率越高，其脈沖寬度就越小，分辨率就越高，對鄰近缺陷的檢出也就越有利。（2）超聲波傳感器的聲束擴散角與其中心頻率近似為反比例關(guān)系。當(dāng)提高超聲傳感器的中心頻率時，其聲束擴散角會隨之變小，使得聲束指向性更好，能量更加集中，更有益于對缺陷的發(fā)現(xiàn)和定位。（3）超聲傳感器的中心頻率越高，超聲波在材料中的衰減也就越大，其穿透能力也就越弱，這對壁厚類缺陷的檢測是不利。由上述分析可知，超聲波傳感器中心頻率的高低將會影響到小口徑鋼管缺陷的檢測效果。通常，在滿足對缺陷檢測要求的情況下，一般優(yōu)先選用較低的中心頻率。所以，綜合考慮，本論文將超聲波傳感器的中心頻率確定為5MHz。圖3.2是委托常州超聲電子有限公司加工的線聚焦超聲傳感器實物圖。

江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文15圖3.2線聚焦超聲傳感器實物圖Fig.3.2Physicalmapoflinefocusultrasonicsensor圖3.3是線聚焦超聲傳感器的性能測試圖。從圖中可以看出，該線聚焦超聲傳感器的回波峰-峰值電壓在4V左右，回波中心頻率在5MHz附近。(a)(b)圖3.3超聲傳感器性能測試圖(a)回波波形圖(b)回波頻譜圖Fig.3.3Ultrasonicsensorperformancetestchart(a)Echowaveform(b)Echospectrogram3.2傳感器陣列布設(shè)方案在對小口徑鋼管腐蝕缺陷進(jìn)行超聲內(nèi)檢測時，為了保證缺陷的檢出率，避免漏檢情況的發(fā)生，要求線聚焦超聲波傳感器陣列一次性通過小口徑鋼管后，其聲束不僅可以完全覆蓋整個小口徑鋼管的檢測區(qū)域，而且還存在一定的聲束重疊部分。與此同時，為了使線聚焦超聲波傳感器能夠得到比較大的反射回波信號，將小口徑鋼管壁厚的中部確定為傳感器的實際聚焦點處。這樣，可保障在整個小口徑鋼管壁厚范圍內(nèi)，缺陷都位于線聚焦超聲波傳感器的焦柱中。由于小口徑鋼管

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：3432998