摘要：超声导波可用于卷簧等曲板结构的缺陷检测,超声导波传感器的性能对卷簧缺陷检测至关重要。为了能有效检测卷簧缺陷,基于周向导波传播原理,研制了三组用于卷簧缺陷检测的导波传感器。优化选择了楔块角度、压电晶片频率等导波传感器的重要参数,重点研究了传感器不同背衬对传感器性能的影响,通过三组传感器实验结果对比,得到在背衬中添加石墨烯可以提高传感器检测灵敏度的结论。研究表明,设计的导波传感器有较强的检测能力,可用于卷簧缺陷检测。

摘要：为实现高温恶劣环境下的精准测温,在课题组已经研制成功的钼铼合金超声导波测温传感器的基础上,开发了与之相配套的软硬件系统。硬件系统由FPGA主控电路、超声发射电路、回波接收电路、A/D转换电路和USB通信电路组成;软件系统是基于LabVIEW平台开发的一套控制界面,可以实现参数控制、超声回波显示、数据保存、互相关计算、温度解析及显示等功能。测试结果表明,该系统能够实现20~1800℃范围内的测温,并且测量准确度较高,在实际工程中可作为一种测量设备被直接采用。

摘要：换能器性能直接关系着超声导波的激励特性。因此性能优良、一致的换能器是超声导波检测技术的核心。本文从压电元件、背衬材料、保护膜、换能器外型等多方面进行综合分析,提出性能优良的压电导波换能器的设计方案。

摘要：针对现有增强导波回波幅值的方法综合应用聚焦法和超声隔离法,一方面解决聚焦过程中多通道装置在实验室与工程应用中不易实现的问题,用单通道设备多次激励,通过数据处理达到激励能量聚焦从而提升回波幅值,另一方面从防止激励能量泄露入手,运用超声隔离法阻止管道中的导波能量外泄。采用有限元仿真手段对比4种情况下的效果。针对2100mm长156mm外径的土载有包覆层的钢制管道,通过有限元仿真与试验获取的数据,利用超声导波聚焦方法对管道上一个缺陷进行了聚焦检测。结果表明,与应用综合法前的缺陷信号相比,应用后的缺陷信号的归一化幅度提高3.5倍,提高了超声导波对管道的检测能力。

摘要：在分析管道中超声导波时反聚焦原理的基础上,设计并实现了一套适合激励压电换能器阵列,并对管道中超声导波能量在缺陷处进行时间-空间聚焦的时反聚焦检测系统。该系统实现的关键技术为:改进DDS(direct digital synthesis)结构,实现脉冲激励电路对时反特征信号进行合成发射;采用脉冲方式,实现小体积大输出功率的宽带线性功放电路;通过时反聚焦检测过程,实现管道中超声导波能量在缺陷处的时间-空间聚焦。采用该系统进行八通道时反聚焦检测实验,其结果表明,对于所用的含缺陷的管道而言,在特定的检测条件下,缺陷回波信号的幅值相对常规检测可提高246%,并且很好地抑制了导波的频散和多模态特性,提高了回波信号的信噪比。

摘要：提出一种利用磁致伸缩传感器在金属杆（探杆）中激励超声导波扭转模态,用于液体黏滞系数测量的新方法.与基于导波波速的理论测量模型（波速模型）相比较,分析基于导波衰减系数的理论测量模型（衰减模型）的优势,并通过数值仿真分析衰减法模型中频率、探杆材料以及直径3个参数对测量结果的影响.根据磁致伸缩传感器系统设计原理,针对被检测液体黏滞系数范围,给出满足系统整体最佳衰减值为1 Np或限制在0.5～5 Np范围内要求的传感器系统最佳设计参数.利用衰减法对不同浓度（质量分数）的丙三醇溶液的黏滞系数进行试验测量,结果显示,试验测量值与传统方法测得的参考值,以及理论模型预测曲线相吻合,表明该方法可用于牛顿液体黏滞系数的测量.

摘要：海底隧道由于其特殊及地质环境的复杂性,为保证海底隧道钢筋混凝土的耐久性与结构服役能力,对其腐蚀状态进行监测尤为迫切。该文研究了翔安隧道钢筋腐蚀监测系统的设计,包括商用的以及基于电化学和物理方法的自主研发的腐蚀传感器,腐蚀监测断面与测点的布置、腐蚀传感器的安装,以及腐蚀数据库的建立。通过现场采集的腐蚀监测数据,评价了翔安海底隧道目前的腐蚀状况。最后介绍了基于超声导波的钢筋腐蚀监测研究新进展。

摘要：为解决时反导波的激励问题,设计并实现了一种适合激励压电换能器产生时反导波的高电压激励板卡.在时反激励板卡的设计过程中,采用交互式状态机实现时反特征信号的快速合成,采用运放电路实现功率输出级电路的驱动,采用差分结构实现高压时反导波输出电路,以保证在实际检测过程中该激励板卡能根据检测要求快速生成所需要的高压时反导波.实际检测结果表明,该激励板卡不仅能驱动压电换能器产生用于常规超声导波检测所需要的窄带高压激励脉冲,还能产生时反检测所需要的高压时反导波.

摘要：通过建立毛细管导波衰减率与波导内充液体粘度的基本关系可实现微量液体粘度快速测量,这对于样本量稀缺的工业及医学检测场景具有显著意义。然而,为实现微升级样本测量需要将管道尺寸缩减到毛细管级(外径2 mm及以下),但传统导波激励方法难以在毛细管上实现非接触式换能器装配以及纯净导波激励。本文基于磁致伸缩换能原理开发了一种适用于微量液体粘度检测的毛细管纵向导波检测传感器,成功地在外径为1.4 mm,壁厚0.1 mm的毛细管上激励纯净L(0,1)模态导波,单次测量所需样本量仅为113μL且重复性良好。通过仿真和实验探究包括永磁体与毛细管间距、毛细管壁厚和激励频率等测量相关影响因素的基础上证明了该设计的可行性和实用性。研究结果表明:收发两端永磁体与毛细管最优间距不同,当激励端永磁体与毛细管间距为10 mm,接收端永磁体与毛细管间距为7 mm时的接收信号幅值最优;在低频散范围内(500 kHz以下),检测分辨率总是随着频率的提高而增加;此外,毛细管壁厚的减薄也可提高粘度检测分辨率。最后,对比毛细管导波法与锥板法测量标准粘度液的实验结果,误差范围不大于3.04%,验证了毛细管导波法可对微量液体粘度实现准确测量。

摘要：对利用磁致伸缩效应在钢绞线中激励接收纵向导波模态的方法进行理论分析和试验研究。分析在公称直径为17.80mm的7芯钢绞线中纵向模态的传播特性。选取钢绞线外围钢丝中频率160kHz的L(0,1)模态用于钢绞线的健康检测。基于该模态的传播特性和钢绞线缠绕式外表面的特点,研制一种专用磁致伸缩传感器,用于7芯钢绞线的超声导波检测。该传感器的主要结构包括轴对称三磁路励磁结构和正反正绕向的三段式螺线管。三磁路励磁结构用来产生强度适合且均匀的偏置磁场,并设计专用夹片以降低钢绞线不规则外形所造成的空气磁阻。螺线管每段绕线的有效轴向宽度为频率160kHz的L(0,1)模态波长的一半。利用研制的磁致伸缩传感器,在长1180mm的自由钢绞线中进行超声导波的激励接收试验。试验结果表明,该传感器可以激励和接收选定的纵向模态L(0,1),为基于磁致伸缩效应的钢绞线超声导波检测奠定了一定基础。