摘要：针对电磁超声换能器(EMAT)换能效率低导致超声回波信噪比(SNR)差这一问题,基于相位编码脉冲压缩技术,讨论了匹配滤波器及旁瓣抑制滤波器的设计及其在电磁超声检测中的实现。选用典型二相编码信号-巴克码作为激励信号,分析了不同码长、载波周期数的巴克码信号对电磁超声导波检测脉冲压缩效果的影响,并研究了旁瓣抑制算法的效果。以含人工预制裂纹的7075航空铝合金薄板为检测对象,选用SH;模态电磁超声导波换能器对比了单频正弦信号激励方式与巴克码脉冲压缩技术获得的缺陷回波信号信噪比。结果表明,采用巴克码脉冲压缩后超声回波的信噪比较单频正弦激励方式至少提高了7.2 dB,且巴克码脉冲压缩技术能探测出单频正弦激励方式而不能可靠检出的小裂纹(长×宽×深为10.0 mm×1.0 mm×0.25 mm)。将相位编码压缩技术应用于电磁超声导波检测,可达到增加EMAT提离和减小同步平均次数的目的,能满足在线快速检测的需求。

摘要：温度应力是无缝轨道结构检测及监测的重点和难点,而获取波传播频散特性和振动形态是设计的基础检测方案。作为异形截面波导,钢轨中导波传播具有多模态及频散特性。本文通过应用半解析有限元方法,基于哈密顿原理和波动方程求解了任意位置截面导波传播的控制方程,进一步得到钢轨中导波传播频散曲线及相应的振动形态。分析频散图中典型曲线上部分频点的波结构图和振型发现,随着频率增加,波导截面由整体大幅振动逐渐转变为局部的明显振动,并且内部振动形态趋于复杂。温度应力的引入改变了钢轨导波的频散曲线,绝大部分频段表现为相速度、群速度增加,但幅度不一。

摘要：声表面波器件的级联有限元模拟方法是从整体结构中分离出若干独立的基本单元,通过基本单元边界矩阵的级联实现有限长器件结构的模拟。在实际设计中,通过优化叉指换能器的指条周期,激发出不同波长的声表面波,调整声表面波器件的谐振频率,这导致级联有限元模拟方法存在频繁的单元建模与数据传输过程。为提高模拟效率,该文提出了一种波长(频率)变化时的级联有限元快速模拟方法。首先分析了不同波长对应单元系统矩阵间的关系,引入参考波长及波长变化因子,建立单元系统矩阵与波长之间的简易函数关系。接着利用参考波长的有限元模型快速计算出不同波长对应的单元系统矩阵,避免了多次单元建模与大量数据传输过程。最后利用边界矩阵的级联计算器件的频域响应,证明了该方法的有效性。

摘要：水声信号被动检测中广泛使用LOFAR图对接收信号进行处理和分析。针对LOFAR图中线谱信号检测问题,根据线谱信号特征设计特征函数,提出频域滑动窗线谱特征累积检测法。该方法在频率轴移动观察窗,用多步决策算法计算每个观察窗的最优解,得到最优路径,如果最优路径特征值大于阈值,则累积LOFAR图像素点被该最优路径经过的次数,次数越多对应点为线谱点的概率越大。仿真研究表明,该方法对频率时变、低信噪比的线谱信号具有良好的检测能力,可实现多根线谱的增强与检测。海试数据处理结果证明了该方法的可行性和稳健性。该算法对于辐射线谱信号的水下目标远距离探测识别有较高的参考价值。

摘要：道岔是铁路轨道的最薄弱环节,高速列车在经过道岔钢轨时,急骤地改变运行方向,对道岔产生巨大的竖向和横向冲击力,使得道岔钢轨轨底容易产生伤损。现有的高速铁路轨道无损检测技术难以对道岔钢轨轨底伤损实施原位不拆卸检测,给高铁安全运行带来重大隐患。本文考虑道岔钢轨的变截面特性以及弹扣垫板等道岔部件对检测的影响,选用SH模态导波,将道岔尖轨轨底简化为变截面窄板,基于Bloch-Floquet边界和域约束的有限元特征频率法,分析了道岔变截面轨底结构的SH导波频散特性,绘制了SH;导波在变截面窄板内相速度和群速度变化曲线。通过建立SH导波在变截面窄板中的传播有限元模型,研究了SH;/SH;导波在变截面窄板中的传播与模态转换特性。设计并制作了SH;导波电磁超声换能器(Electromagnetic acoustic transducer, EMAT),并对道岔变截面轨底裂纹进行SH;导波检测对比,采用同步挤压小波变换(Synchrosqueezed wavelet transform, SWT)对导波检测信号进行导波模态分离和噪声滤除。SH检测模式波质点横向振动,受弹扣和垫板等道岔部件影响小。将SWT应用于道岔尖轨轨底导波检测信号处理,减小了信号处理的同步平均次数、实现了导波模态分离和大提离快速检测。经过SWT处理后,SH;导波检测信号信噪比提高了10.69 dB。

摘要：航空发动机某高温合金盘构件采用盘体与叶片环进行焊接的方式制备,由于构件结构复杂,在检测圆柱形焊接面缺陷时,采用单晶超声检测换能器检测效率不高,缺陷信号信噪比低。为提高该种结构件的检测能力,研究圆柱面焊缝的阵列超声自动检测方法,分析面积型缺陷和声源的相对位置对缺陷反射声压和波型转换的影响,提出一种基于双阵列换能器的一发一收检测方案。根据高温合金盘结构设计基于双阵列换能器的声束发射-接收方法和圆柱面焊缝全覆盖检测方案;基于时域有限差分方法建立高温合金盘的阵列超声声学响应仿真模型,对检测参数进行设计和优化。对含有人工缺陷的实际试样进行检测试验,结果表明所提出的双阵列超声换能器检测方法能有效检测到圆柱面焊缝区域?2 mm的当量缺陷。

摘要：侧面波作为近距离声场的重要成分，因其现有近似公式误差过大而给近距离声场分析和预报引入较大误差．针对Pekeris波导，在推得矢量场积分公式基础上，经严格的围道积分分析，推得侧面波矢量场积分公式，并对其设计了快速数值积分算法．该算法将侧面波原来的计算精度提高了1～2个数量级．数值分析表明，侧面波声压场与矢量场具有相近的衰减规律：相对于海深的近距离内，衰减率接近球面波；中等距离衰减率近3倍于球面波；远距离衰减率2倍于球面波．在几倍于海深的距离内，侧面波占总声场的主要成分．海试结果与声场理论预报接近，初步验证了该算法的正确性．

摘要：针对随钻声波测井中钻铤波干扰以及刻槽后散射波问题,该文利用时域有限差分法模拟钻铤波在随钻隔声体中的传播规律,首先考察在无限大流体中钻铤波在凹槽分界面处的散射特征,利用波场快照直观显示了钻铤波会有一部分能量在刻槽的固液界面转化为斯通利波。同时在有地层时分别对比了均匀内刻槽和外刻槽对钻铤波的衰减效果,发现在选择均匀内刻槽还是外刻槽时结果不仅与频率范围有关,而且与刻槽的深度也有关系。最后对比了槽宽较大的均匀凹槽隔声体和槽宽较小的渐变凹槽隔声体。可以得出结论,在设计随钻隔声体时,在10 kHz以下选择均匀外刻槽方式相对于内刻槽隔声效果会更好。随着刻槽槽深增加,外刻槽在10 kHz以下相比于内刻槽隔声性能优势更加明显。渐变刻槽在满足衰减钻铤波幅度要求的同时,散射波对后续地层波和斯通利波影响也更小。

摘要：针对常规超声技术无法检测微小疲劳损伤的问题,提出基于有限幅度法的疲劳损伤非线性超声检测方法。设计检测平台提供稳定可调的探头声耦合性能,提高非线性超声检测信号的稳定性;在各种激励电压下提取微损伤区的相对非线性系数,结合金相测量方法深入分析非线性系数对微小疲劳损伤的检测能力及激励电压对检测能力的影响。结果显示,相对非线性系数可定量表征金相实验无法观察的微疲劳损伤,激励电压可影响检测效率和检测分辨率,是非线性超声有限幅度法的关键检测参数。

摘要：基于超声稠油降黏实验平台对西部某油田原油进行降黏,利用正交实验法,考察了不同因素对超声降黏效果的影响,并利用SEM表征探讨了超声作用降黏的机理。实验结果表明,针对本工作的稠油油样,影响降黏率的因素大小顺序为油样稀稠比>超声波作用时间>测量温度>超声样机电功率,最佳降黏条件为:油样稀稠比1∶3、超声波作用时间10 s、测量温度90℃、超声样机电功率500 W。超声波作用破坏了稠油原始的规则结构,改变了稠油的化学组分,从而使稠油的黏度降低。