油氣管道是輸送石油和天然氣的主要運(yùn)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(yùn)輸物資泄露,降低運(yùn)輸效率,導(dǎo)致環(huán)境污染,造成經(jīng)濟(jì)損失,甚至發(fā)生爆炸等危害。管道缺陷檢測(cè)方法發(fā)展至今,已經(jīng)擁有漏磁、超聲和渦流等多種檢測(cè)方法。超聲波相控陣檢測(cè)技術(shù)可以控制超聲聲束的偏轉(zhuǎn)和聚焦對(duì)管道進(jìn)行缺陷檢測(cè),將檢測(cè)結(jié)果在上位機(jī)成像顯示,檢測(cè)速度快,靈敏度高,可多方向檢測(cè)。針對(duì)超聲波相控陣管道檢測(cè)方法,研究超聲波相控陣換能器的傳播特性,對(duì)一維線陣采用Matlab仿真,分析換能器參數(shù)對(duì)聲場(chǎng)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(cè)方法,對(duì)環(huán)形超聲波相控陣的換能器參數(shù),掃描方式,檢測(cè)方式等進(jìn)行分析,結(jié)合各個(gè)陣元聲程與偏轉(zhuǎn)角度等,計(jì)算了環(huán)形超聲波相控陣的聚焦延時(shí)法則。實(shí)驗(yàn)中使用128陣元的環(huán)形超聲波相控陣對(duì)Φ168管道進(jìn)行檢測(cè),采用聲束聚焦和弧線型旋轉(zhuǎn)掃描的方式,實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證延時(shí)法則的有效性,分析工作陣元數(shù)量與檢測(cè)效果之間的關(guān)系;實(shí)驗(yàn)中對(duì)帶有腐蝕缺陷的Φ168管道進(jìn)行缺陷檢測(cè),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(xué)遼寧省

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級(jí)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(cè)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(chǎng)為例，其無延時(shí)和有延時(shí)激勵(lì)信號(hào)控制的聲場(chǎng)圖像如圖2.20所示。圖2.20無延時(shí)與有延時(shí)激勵(lì)信號(hào)的聲場(chǎng)Fig.2.20Soundfieldwithoutdelayandwithdelayexcitationsignal圖中，模擬被測(cè)對(duì)象為鋼，因此設(shè)置介質(zhì)中的聲速為5900m/s。對(duì)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(cè)精度低，但傳播距離更遠(yuǎn)。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(cè)精度高，因此，對(duì)于超聲波相控陣檢測(cè)來說，需要選擇適當(dāng)?shù)念l率，因此設(shè)置頻率為適合檢測(cè)的5MHz。圖2.20a為無延時(shí)控制的可視化聲場(chǎng)，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(chǎng)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(huì)出現(xiàn)明顯的旁瓣，這些不利于檢測(cè)。圖2.20b為有一定延時(shí)控制的可視化聲場(chǎng)，陣列位置保持不變，可視化聲場(chǎng)范圍為200mm3200mm，其輻射超聲波主聲束的方向偏轉(zhuǎn)5°，聚焦點(diǎn)位置為距陣元中心位置100mm處，但實(shí)際聚焦處并非是點(diǎn)，而是一個(gè)區(qū)域，聚焦范圍內(nèi)的聲場(chǎng)能量增強(qiáng)，但主聲束的范圍明顯減小，而且可以看出也會(huì)存在明顯的旁瓣。2.3.3陣元寬度分析當(dāng)陣元形狀為矩形，寬度d分別為2mm，2.45mm，2.9mm和3.35mm時(shí)，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(chǎng)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(shí)，聚焦區(qū)域聚焦明顯，能量增強(qiáng)，但其聚焦區(qū)域較大，聲束較寬，同時(shí)旁瓣增加；陣元寬度為2.9mm時(shí)，聚焦區(qū)域聚焦明顯，能量再次增強(qiáng)，聚焦區(qū)域相對(duì)較

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3612818