本文關(guān)鍵詞：基于電磁超聲導(dǎo)波的管道長(zhǎng)距離檢測(cè)技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：油氣管道是石油、化工、熱電、供水等工業(yè)中必要的運(yùn)輸工具之一，由于石油天然氣站內(nèi)管道以及露天輸油管道長(zhǎng)期裸露在空氣中，管道外部潮濕腐蝕以及內(nèi)部電解質(zhì)的常年侵蝕，導(dǎo)致管道出現(xiàn)破裂或缺陷。年久失修的露天管道事故頻繁發(fā)生，為保證油氣管道的安全工作，在管道未發(fā)生破損前，明確管道破壞程度以及破損區(qū)域位置，及時(shí)更換管道或檢測(cè)缺陷，避免事故的發(fā)生。電磁超聲檢測(cè)技術(shù)無(wú)需耦合劑、無(wú)需外包剝離、檢測(cè)速度快、傳播距離遠(yuǎn)、耐高溫、容易操作，得到人們的廣泛關(guān)注。 本文對(duì)電磁超聲檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行研究，理論推導(dǎo)了電磁超聲換能器的電磁場(chǎng)、機(jī)械場(chǎng)、聲場(chǎng)多物理場(chǎng)方程，分別通過(guò)數(shù)學(xué)建模研究了三種電磁超聲換能器工作機(jī)理：洛倫茲力機(jī)理、磁化力機(jī)理、磁致伸縮力機(jī)理。為了充分研究管道中超聲導(dǎo)波的傳播特性，將彈性動(dòng)力學(xué)理論作為基礎(chǔ)，研究了超聲導(dǎo)波在傳播過(guò)程中存在的多模態(tài)現(xiàn)象和頻散特性，計(jì)算了各模態(tài)導(dǎo)波頻散方程的求解過(guò)程以及頻散曲線的繪制。研究了軸向超聲導(dǎo)波傳播特性與周向超聲導(dǎo)波傳播特性，通過(guò)對(duì)比，，確定將周向類Lamb波結(jié)構(gòu)換能器應(yīng)用于管道軸向長(zhǎng)距離檢測(cè)；COMSOL有限元仿真證明理論研究的準(zhǔn)確性；在此基礎(chǔ)上試驗(yàn)證實(shí)類Lamb波在管道長(zhǎng)距離檢測(cè)中的優(yōu)勢(shì)。數(shù)學(xué)建立的超聲波聲場(chǎng)聲束指向性模型，通過(guò)matlab仿真驗(yàn)證數(shù)學(xué)建模中指向性的正確性，利用COMSOL有限元仿真模擬實(shí)際聲場(chǎng)聲束，得到聲場(chǎng)指向性參數(shù)；試驗(yàn)驗(yàn)證聲場(chǎng)聲束的分布規(guī)律，研究半擴(kuò)散角與回波信號(hào)之間的關(guān)系。 研究得到不同機(jī)理的電磁超聲換能器換能參數(shù)，推導(dǎo)頻散方程，繪制出頻散曲線。選定適合管道長(zhǎng)距離檢測(cè)的類Lamb波換能器結(jié)構(gòu)以及參數(shù)，并對(duì)電磁超聲換能器的永磁鐵結(jié)構(gòu)與線圈結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，與傳統(tǒng)電磁超聲類Lamb波換能器相比，設(shè)計(jì)后的探頭結(jié)構(gòu)明顯提高了換能效率。明確了聲場(chǎng)半擴(kuò)散角與回波信號(hào)1/5最大值的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即通過(guò)回波信號(hào)可判定聲輻射的范圍。通過(guò)換能器結(jié)構(gòu)的研究與聲場(chǎng)聲束的研究，實(shí)現(xiàn)了管道長(zhǎng)距離檢測(cè)的目的。
【關(guān)鍵詞】：類Lamb波 電磁超聲換能器 有限元分析 長(zhǎng)距離檢測(cè)
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TE973.6;TB559
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-14
• 1.1 課題的背景及研究意義10
• 1.2 電磁超聲國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 論文主要內(nèi)容及章節(jié)安排12-14
• 1.3.1 論文主要研究?jī)?nèi)容12-13
• 1.3.2 論文章節(jié)安排13-14
• 第2章 超聲導(dǎo)波基本理論14-31
• 2.1 超聲導(dǎo)波概念14
• 2.2 導(dǎo)波的群速度與相速度14-16
• 2.3 導(dǎo)波的多模態(tài)特性與頻散現(xiàn)象16
• 2.4 管道中的導(dǎo)波16-30
• 2.4.1 柱面導(dǎo)波基本理論18-21
• 2.4.2 空心圓柱中柱面導(dǎo)波模態(tài)分析21-25
• 2.4.3 管道中類 LAMB 波25-28
• 2.4.4 管道中類 SH 波28-30
• 2.5 本章小結(jié)30-31
• 第3章 管道中電磁超聲換能器模型研究31-51
• 3.1 電磁超聲換能器工作原理31-34
• 3.1.1 洛倫茲力激發(fā)原理33
• 3.1.2 磁致伸縮力激發(fā)原理33-34
• 3.2 電磁超聲換能器數(shù)學(xué)模型34-41
• 3.2.1 基于洛倫茲力機(jī)理的電磁超聲數(shù)學(xué)模型34-36
• 3.2.2 基于磁化力機(jī)理的電磁超聲數(shù)學(xué)模型36-39
• 3.2.3 基于磁致伸縮力機(jī)理的電磁超聲數(shù)學(xué)模型39-41
• 3.3 電磁超聲換能器換能機(jī)理41-43
• 3.3.1 管道中類 LAMB 波換能機(jī)理41-42
• 3.3.2 管道中類 SH 波換能機(jī)理42-43
• 3.4 管道中類 LAMB 波與類 SH 波受力分析43-44
• 3.4.1 管道中類 LAMB 波受力分析43-44
• 3.4.2 管道中類 SH 波受力分析44
• 3.5 管道中類 LAMB 波與類 SH 波質(zhì)點(diǎn)受力分析44-46
• 3.6 類 LAMB 波與類 SH 波有限元仿真46-50
• 3.6.1 類 LAMB 波與類 SH 波換能器模型46-47
• 3.6.2 類 LAMB 波與類 SH 波換能器網(wǎng)格劃分47-48
• 3.6.3 類 LAMB 波與類 SH 波總能量時(shí)間均值仿真分析48-50
• 3.7 本章小結(jié)50-51
• 第4章 電磁超聲波聲場(chǎng)研究51-59
• 4.1 聲場(chǎng)理論研究51-54
• 4.2 聲場(chǎng) MATLAB 模型54-55
• 4.3 聲場(chǎng)有限元模型55-58
• 4.4 本章小結(jié)58-59
• 第5章 試驗(yàn)研究與分析59-82
• 5.1 試驗(yàn)檢測(cè)系統(tǒng)59-64
• 5.1.1 課題組自主研發(fā)檢測(cè)系統(tǒng)59-60
• 5.1.2 RAM-5000-SNAP 檢測(cè)系統(tǒng)60-63
• 5.1.3 RAM-4000-SNAP 檢測(cè)系統(tǒng)63-64
• 5.2 長(zhǎng)距離檢測(cè)導(dǎo)波選擇64-70
• 5.2.1 類 LAMB 波缺陷檢測(cè)試驗(yàn)67-69
• 5.2.2 類 SH 波缺陷檢測(cè)試驗(yàn)69-70
• 5.3 長(zhǎng)距離換能器優(yōu)化設(shè)計(jì)70-73
• 5.4 缺陷檢測(cè)試驗(yàn)73-79
• 5.4.1 不同深度缺陷的檢測(cè)試驗(yàn)73-76
• 5.4.2 不同缺陷長(zhǎng)度的檢測(cè)試驗(yàn)76-79
• 5.5 換能器指向性選擇79-81
• 5.6 本章小結(jié)81-82
• 第6章 結(jié)論82-83
• 參考文獻(xiàn)83-87
• 在學(xué)研究成果87-88
• 致謝88

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：418483