【摘要】：鋼管在油氣運(yùn)輸行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用,一旦出現(xiàn)缺陷會(huì)降低其安全性能,甚至造成生命和財(cái)產(chǎn)損失,因此需要對(duì)鋼管進(jìn)行定期缺陷檢測。磁致伸縮導(dǎo)波檢測技術(shù)具有單點(diǎn)激勵(lì)即可實(shí)現(xiàn)長距離檢測和非接觸式檢測等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于鋼管檢測。但是目前對(duì)非接觸式磁致伸縮縱向模態(tài)導(dǎo)波研究較多,對(duì)扭轉(zhuǎn)和彎曲模態(tài)導(dǎo)波研究較少,而后者有利于檢測信號(hào)處理和缺陷定位等。本論文基于Wiedemann效應(yīng)研制了用于鋼管檢測的非接觸式磁致伸縮扭轉(zhuǎn)和彎曲模態(tài)導(dǎo)波傳感器,為鋼管缺陷檢測提供了支持。首先,基于時(shí)間和空間傅里葉變換提出了用于管道導(dǎo)波傳感器設(shè)計(jì)的激勵(lì)源分析方法。該方法通過時(shí)間和空間傅里葉變換將導(dǎo)波激勵(lì)源分布函數(shù)從時(shí)間和空間域轉(zhuǎn)換到頻率、周向階數(shù)和波數(shù)域,進(jìn)而獲得傳感器的導(dǎo)波激勵(lì)特性。利用該方法對(duì)管道外表面陣列傳感器的導(dǎo)波激勵(lì)特性進(jìn)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(shí)延參數(shù),確定了軸對(duì)稱和非軸對(duì)稱模態(tài)導(dǎo)波的激勵(lì)源分布,并通過仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方法的有效性。其次,給出了基于Wiedemann效應(yīng)的鋼管非接觸式扭轉(zhuǎn)和彎曲模態(tài)導(dǎo)波傳感機(jī)理。在對(duì)Wiedemann效應(yīng)及其逆效應(yīng)分析的基礎(chǔ)上,結(jié)合管道中軸對(duì)稱及非軸對(duì)稱模態(tài)導(dǎo)波的激勵(lì)源分布和扭轉(zhuǎn)及彎曲模態(tài)導(dǎo)波對(duì)應(yīng)的波結(jié)構(gòu),提出了基于Wiedemann效應(yīng)的鋼管非接觸式扭轉(zhuǎn)和彎曲模態(tài)導(dǎo)波傳感方法。通過實(shí)驗(yàn)對(duì)兩種模態(tài)導(dǎo)波傳感方法進(jìn)行了模態(tài)驗(yàn)證、頻率特性驗(yàn)證以及缺陷檢測可行性驗(yàn)證等。最后,設(shè)計(jì)并制作了基于Wiedemann效應(yīng)的鋼管非接觸式扭轉(zhuǎn)和彎曲模態(tài)導(dǎo)波傳感器。通過實(shí)驗(yàn)研究了傳感器關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)導(dǎo)波信號(hào)的影響,并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)制作了由磁化模塊和線圈模塊組成的導(dǎo)波傳感器。利用該傳感器搭建了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行缺陷檢測實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明設(shè)計(jì)的機(jī)械結(jié)構(gòu)方便了傳感器的拆裝和移動(dòng),傳感器實(shí)現(xiàn)了對(duì)鋼管的非接觸式缺陷檢測。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TP212;TE973.6
【圖文】：

著構(gòu)件中的導(dǎo)波模態(tài)，理論上僅前常用的陣列傳感器通常會(huì)在設(shè)計(jì)傳感器之前需要了解傳感模態(tài)為主的導(dǎo)波。簡正模態(tài)展開勵(lì)特性，該方法雖然能夠獲得復(fù)雜并且受激勵(lì)條件的影響。波模態(tài)的正交性及完備性等，從變換對(duì)傳感器在管道中的導(dǎo)波析原理性，在如圖 2.1 所示的柱坐標(biāo)系

21 12 21, 0, 1, 2, 32inikzG n p e d nG k p z e dz 表示激勵(lì)源對(duì)不同頻率的導(dǎo)波的激勵(lì)能力；G1(n)表示激勵(lì)源對(duì)能力；G2(k)表示激勵(lì)源對(duì)不同波數(shù)的導(dǎo)波的激勵(lì)能力。感器的導(dǎo)波激勵(lì)特性 所示，假設(shè)在管道外表面沿周向和軸向陣列多個(gè)尺寸相同的器單元能夠產(chǎn)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(xué) 碩 士 學(xué) 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(chǎn)生的載荷方向相同，那么每個(gè)傳感器單元在導(dǎo)波激勵(lì)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(dǎo)波激勵(lì)源的周向分布函數(shù) p1(θ)如圖 2.4 所示，其在一個(gè)周期 2π 2-12)所示。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2748873