油氣管道是輸送石油和天然氣的主要運輸工具之一,在役管道由于多種原因易造成腐蝕、裂紋等缺陷,造成運輸物資泄露,降低運輸效率,導致環(huán)境污染,造成經(jīng)濟損失,甚至發(fā)生爆炸等危害。管道缺陷檢測方法發(fā)展至今,已經(jīng)擁有漏磁、超聲和渦流等多種檢測方法。超聲波相控陣檢測技術(shù)可以控制超聲聲束的偏轉(zhuǎn)和聚焦對管道進行缺陷檢測,將檢測結(jié)果在上位機成像顯示,檢測速度快,靈敏度高,可多方向檢測。針對超聲波相控陣管道檢測方法,研究超聲波相控陣換能器的傳播特性,對一維線陣采用Matlab仿真,分析換能器參數(shù)對聲場的影響。結(jié)合超聲波相控陣聲束偏轉(zhuǎn)和聲束聚焦等特性,以超聲波在管道中的傳播特性為基礎(chǔ),分析了環(huán)形超聲波相控陣管道內(nèi)檢測方法,對環(huán)形超聲波相控陣的換能器參數(shù),掃描方式,檢測方式等進行分析,結(jié)合各個陣元聲程與偏轉(zhuǎn)角度等,計算了環(huán)形超聲波相控陣的聚焦延時法則。實驗中使用128陣元的環(huán)形超聲波相控陣對Φ168管道進行檢測,采用聲束聚焦和弧線型旋轉(zhuǎn)掃描的方式,實驗驗證延時法則的有效性,分析工作陣元數(shù)量與檢測效果之間的關(guān)系;實驗中對帶有腐蝕缺陷的Φ168管道進行缺陷檢測,設(shè)置不同工作陣元數(shù)量、不同焦距,分析環(huán)形超聲波相控陣檢... 

【文章來源】：沈陽工業(yè)大學遼寧省

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

輸油管道爆炸事故Fig.1.1Explosionaccidentofoilpipeline

多種類型的Fig.2.3Varioustypesofulte凹面陣

第2章超聲波相控陣檢測技術(shù)理論研究31輻射超聲波。以一維線陣（8陣元）向無限大的鋼材料中輻射的聲場為例，其無延時和有延時激勵信號控制的聲場圖像如圖2.20所示。圖2.20無延時與有延時激勵信號的聲場Fig.2.20Soundfieldwithoutdelayandwithdelayexcitationsignal圖中，模擬被測對象為鋼，因此設(shè)置介質(zhì)中的聲速為5900m/s。對頻率的選擇也是非常重要的，低頻率的超聲波能量衰減弱，檢測精度低，但傳播距離更遠。高頻率的超聲波能量衰減大，傳播距離比低頻率的超聲波近，但檢測精度高，因此，對于超聲波相控陣檢測來說，需要選擇適當?shù)念l率，因此設(shè)置頻率為適合檢測的5MHz。圖2.20a為無延時控制的可視化聲場，陣列中心處于（0,0）位置處，并向正下方半空間介質(zhì)中輻射超聲波，可視化聲場范圍為200mm3200mm，可以看出主聲束方向是垂直指向0°的，但是在其他方向會出現(xiàn)明顯的旁瓣，這些不利于檢測。圖2.20b為有一定延時控制的可視化聲場，陣列位置保持不變，可視化聲場范圍為200mm3200mm，其輻射超聲波主聲束的方向偏轉(zhuǎn)5°，聚焦點位置為距陣元中心位置100mm處，但實際聚焦處并非是點，而是一個區(qū)域，聚焦范圍內(nèi)的聲場能量增強，但主聲束的范圍明顯減小，而且可以看出也會存在明顯的旁瓣。2.3.3陣元寬度分析當陣元形狀為矩形，寬度d分別為2mm，2.45mm，2.9mm和3.35mm時，其一維線陣的仿真結(jié)果如圖2.21所示。陣元數(shù)量為8，陣元間距為0.1mm，設(shè)置焦距為100mm。從圖中可以看出，在保持其他條件不變的情況下，陣元寬度為2mm的聲場中聚焦區(qū)域不明顯，能量最弱，但是其旁瓣最少；陣元寬度為2.45mm時，聚焦區(qū)域聚焦明顯，能量增強，但其聚焦區(qū)域較大，聲束較寬，同時旁瓣增加；陣元寬度為2.9mm時，聚焦區(qū)域聚焦明顯，能量再次增強，聚焦區(qū)域相對較

【參考文獻】：
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