【摘要】：鋼管在油氣運輸行業(yè)有著廣泛的應用,一旦出現(xiàn)缺陷會降低其安全性能,甚至造成生命和財產損失,因此需要對鋼管進行定期缺陷檢測。磁致伸縮導波檢測技術具有單點激勵即可實現(xiàn)長距離檢測和非接觸式檢測等優(yōu)點,被廣泛應用于鋼管檢測。但是目前對非接觸式磁致伸縮縱向模態(tài)導波研究較多,對扭轉和彎曲模態(tài)導波研究較少,而后者有利于檢測信號處理和缺陷定位等。本論文基于Wiedemann效應研制了用于鋼管檢測的非接觸式磁致伸縮扭轉和彎曲模態(tài)導波傳感器,為鋼管缺陷檢測提供了支持。首先,基于時間和空間傅里葉變換提出了用于管道導波傳感器設計的激勵源分析方法。該方法通過時間和空間傅里葉變換將導波激勵源分布函數(shù)從時間和空間域轉換到頻率、周向階數(shù)和波數(shù)域,進而獲得傳感器的導波激勵特性。利用該方法對管道外表面陣列傳感器的導波激勵特性進行了分析,獲得了傳感器的周向幅值參數(shù)、軸向幅值參數(shù)和周向時延參數(shù),確定了軸對稱和非軸對稱模態(tài)導波的激勵源分布,并通過仿真和實驗驗證了該方法的有效性。其次,給出了基于Wiedemann效應的鋼管非接觸式扭轉和彎曲模態(tài)導波傳感機理。在對Wiedemann效應及其逆效應分析的基礎上,結合管道中軸對稱及非軸對稱模態(tài)導波的激勵源分布和扭轉及彎曲模態(tài)導波對應的波結構,提出了基于Wiedemann效應的鋼管非接觸式扭轉和彎曲模態(tài)導波傳感方法。通過實驗對兩種模態(tài)導波傳感方法進行了模態(tài)驗證、頻率特性驗證以及缺陷檢測可行性驗證等。最后,設計并制作了基于Wiedemann效應的鋼管非接觸式扭轉和彎曲模態(tài)導波傳感器。通過實驗研究了傳感器關鍵結構參數(shù)對導波信號的影響,并在此基礎上設計制作了由磁化模塊和線圈模塊組成的導波傳感器。利用該傳感器搭建了實驗平臺進行缺陷檢測實驗,實驗結果表明設計的機械結構方便了傳感器的拆裝和移動,傳感器實現(xiàn)了對鋼管的非接觸式缺陷檢測。
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TP212;TE973.6
【圖文】：

著構件中的導波模態(tài)，理論上僅前常用的陣列傳感器通常會在設計傳感器之前需要了解傳感模態(tài)為主的導波。簡正模態(tài)展開勵特性，該方法雖然能夠獲得復雜并且受激勵條件的影響。波模態(tài)的正交性及完備性等，從變換對傳感器在管道中的導波析原理性，在如圖 2.1 所示的柱坐標系

21 12 21, 0, 1, 2, 32inikzG n p e d nG k p z e dz 表示激勵源對不同頻率的導波的激勵能力；G1(n)表示激勵源對能力；G2(k)表示激勵源對不同波數(shù)的導波的激勵能力。感器的導波激勵特性 所示，假設在管道外表面沿周向和軸向陣列多個尺寸相同的器單元能夠產生均勻且大小相同的載荷分布。圖中， 表示；β 表示周向相鄰的傳感器單元之間間隙的周向覆蓋角度；；L 表示傳感器單元的軸向覆蓋長度；Lβ表示軸向相鄰的傳蓋長度；I1表示傳感器單元的周向陣列數(shù)目；I2表示傳感器

華 中 科 技 大 學 碩 士 學 位 論 文于空間傅里葉變換的周向幅值參數(shù)周向相鄰的傳感器單元產生的載荷方向相同，那么每個傳感器單元在導波激勵源可以表示成： 2 1 2 1 210 1nI mn mg g g A q t e 1= 1, 2, 3, , I1；η2= 1, 2, 3, , I2。，導波激勵源的周向分布函數(shù) p1(θ)如圖 2.4 所示，其在一個周期 2π 2-12)所示。

【參考文獻】

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本文編號：2748873