【摘要】：國際熱核聚變實驗堆 ITER(International Thermonuclear Experimental Reactor)是世界上第一個聚變實驗堆,其目標是通過多國合作,共同設計建造一個超導托卡馬克型聚變實驗堆,探索和平利用聚變能的科學可行性,它是實現(xiàn)磁約束聚變能商業(yè)化必不可少的關鍵一步。ITER聚變實驗堆有多個系統(tǒng)及關鍵部件組成,其中ITER磁體系統(tǒng)是其組成結構中的核心部件。ITER磁體系統(tǒng)中的超導導體均采用了管內電纜導體CICC(Cable-In-ConduitConductors)結構,其中極向場線圈的超導導體采用外方內圓結構。由于ITER為核聚變裝置,質量要求等級為一級,因此對超導導體的鎧甲質量有著嚴格明確的要求。但由于超導導體異型鎧甲使用的特殊性,使其在國內外的研究還是首例,因此異型鎧甲無損檢測技術的研究及創(chuàng)新具有重要的意義。超聲相控陣檢測技術PAUT(Phased Array Ultrasonic Testing))通過控制各陣元的時間延遲,實現(xiàn)聲束的聚焦和偏轉。它具有動態(tài)聚焦、靈活性好、、檢測靈敏高及可檢測復雜形狀試件等諸多優(yōu)點,成為當今國際無損檢測界的研究熱點。針對異型鎧甲無損檢測技術的研究,本文獨創(chuàng)性的設計了一種超聲相控陣檢測技術與內穿式渦流檢測技術相結合的無損檢測方法,并通過ITER IO(Intenational Organization))相關專家審核,已成功運用到ITER大型超導導體的批量生產中。.本文首先介紹了課題的研究來源及研究意義,并對國內外無損檢測技術的發(fā)展現(xiàn)狀展開調研,概述了現(xiàn)代無損檢測新技術中的超聲相控陣檢測技術的優(yōu)越性,為實現(xiàn)異型鎧甲無損檢測技術的研究提供技術可行性。繼而闡述了超聲相控陣的原理及輻射聲場理論,建立單源聲場空間模型及線性陣列聲場空間模型,并通過Matlab對聲場的指向性進行模擬仿真,深度分析了陣列換能器各參數對聲束聚焦偏轉的影響,為超聲相控陣換能器的選擇設計提供理論依據。其次,針對異型鎧甲無損檢測技術難點,利用CIVA仿真平臺實現(xiàn)不同陣列聚焦法則的算法,并對該聚焦法則下聲場分布及人工反射體進行模擬仿真,提出了一種多陣列、64次全方位的超聲相控陣檢測方法,搭建了異型鎧甲相控陣檢測系統(tǒng),進行驗證實驗并對結果進行分析。最后本文針對驗證實驗中超聲相控陣檢測技術的不足進行分析研究,確定檢測盲區(qū),并在此基礎上提出了檢測技術優(yōu)化方案。通過增補陣列聚焦換能器,實現(xiàn)異型鎧甲22.5°-45°橫向缺陷的檢測,并對陣列聚焦換能器的聲場及聚焦法則進行模擬計算,驗證了其聲場的指向性。重點研究了利用內穿式Bobbin探頭來檢測異型鎧甲內表面缺陷的檢出方法,利用CIVA渦流模塊對渦流密度的分布進行模擬仿真,確定在最佳檢測頻率渦流的有效滲透深度,搭建了渦流檢測系統(tǒng)并進行了驗證實驗。經實驗優(yōu)化及驗證,最終形成了多陣列、44次掃查的超聲相控陣檢測技術與內穿式渦流檢測技術相結合的無損檢測方法。此外,完成了 ITER導體異型鎧甲焊縫6次透照法的技術創(chuàng)新、CFETR中心螺旋管CS鎧甲無損檢測技術的研發(fā)以及ITER IVC導體的偏心檢測關鍵技術研究。
【學位授予單位】：中國科學技術大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TL64

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 李衍;;超聲相控陣技術 第五部分 相控陣超聲主要公式和基本參數(續(xù))[J];無損探傷;2008年06期

2 趙俊;巫世晶;;火車車輪輪輞超聲相控陣檢測[J];無損檢測;2009年09期

3 楊天雪;;延時分辨率對超聲相控陣檢測性能的影響[J];質量技術監(jiān)督研究;2009年06期

4 王海濤;史振;程繼隆;蔣俊;梁斌;;超聲相控陣技術的仿真試驗[J];無損檢測;2011年02期

5 劉曉睿;強天鵬;鄔冠華;孫忠波;肖雄;鄭凱;;無楔塊條件下超聲相控陣的聚焦特性測試[J];無損檢測;2012年03期

6 劉冬冬;師芳芳;張碧星;;超聲相控陣技術在管材檢測中的應用[J];無損檢測;2013年05期

7 李衍;;提高超聲相控陣對裂紋端部衍射信號的分辨力[J];無損探傷;2007年03期

8 燕會明;宋文愛;陳以方;;超聲相控陣成像方法研究[J];無損檢測;2009年01期

9 蒲波;杜堅;陳學鋒;劉瀚檐;;基于超聲相控陣技術的粘接性能檢測研究[J];儀表技術;2011年06期

10 李衍;;標準超聲相控陣檢測技術[J];無損探傷;2012年01期

相關會議論文 前10條

1 姜衛(wèi)東;;超聲相控陣——超聲檢測技術的一場革命[A];晉冀魯豫鄂蒙云貴川滬甘湘渝十三省（市區(qū)）機械工程學會2008年學術年會——機電工程類技術應用論文集[C];2008年

2 李亞奇;汪承灝;宮俊杰;;超聲相控陣電子系統(tǒng)研制[A];2007’促進西部發(fā)展聲學學術交流會論文集[C];2007年

3 張碧星;;超聲相控陣聚焦與掃描方法研究[A];泛在信息社會中的聲學——中國聲學學會2010年全國會員代表大會暨學術會議論文集[C];2010年

4 譚宜濤;蔡明飛;施成龍;張碧星;;一種超聲相控陣系統(tǒng)的故障在線檢測方法[A];2013中國西部聲學學術交流會論文集（下）[C];2013年

5 郭濤;曾益;張建秋;;超聲相控陣的數字相位控制系統(tǒng)[A];2009全國虛擬儀器大會論文集（二）[C];2009年

6 李亞奇;張迪;;基于USB接口的超聲相控陣系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[A];2006’和諧開發(fā)中國西部聲學學術交流會論文集[C];2006年

7 師芳芳;鄧方青;吳先梅;張碧星;柯宜京;宮俊杰;;超聲相控陣井壁成像研究[A];2008年全國聲學學術會議論文集[C];2008年

8 張蕾;;超聲相控陣檢查A320系列飛機大翼頂部后緣蒙皮下表面腐蝕[A];2012陜西省第十三屆無損檢測年會論文集[C];2012年

9 程繼隆;王海濤;田貴云;蔡佳慧;朱永凱;;基于FPGA的超聲相控陣發(fā)射與接收系統(tǒng)的實現(xiàn)[A];第七屆全國信息獲取與處理學術會議論文集[C];2009年

10 柯宜京;宮俊杰;李亞奇;吳先梅;;超聲相控陣檢測系統(tǒng)研制[A];2008年全國聲學學術會議論文集[C];2008年

相關重要報紙文章 前1條

1 吳先梅　張碧星;國內首臺超聲相控陣管材無損檢測設備研制成功[N];世界金屬導報;2011年

相關博士學位論文 前4條

1 劉小川;ITER導體異型鎧甲無損檢測技術研究[D];中國科學技術大學;2017年

2 孫亞杰;基于超聲相控陣原理的結構健康監(jiān)測技術研究[D];南京航空航天大學;2010年

3 楊曉霞;超聲相控陣汽車發(fā)動機內腔腐蝕檢測關鍵技術研究[D];天津大學;2014年

4 孫芳;超聲相控陣技術若干關鍵問題的研究[D];天津大學;2012年

相關碩士學位論文 前10條

1 胡夢雪;基于FPGA超聲相控陣檢測設備的研究[D];南昌航空大學;2015年

2 宋靖宇;基于電磁超聲相控陣的管道檢測方法研究[D];沈陽工業(yè)大學;2016年

3 劉會彬;超聲相控陣檢測中的信號散射特征研究[D];南昌航空大學;2016年

4 駱曉祥;32通道模塊化超聲相控陣硬件系統(tǒng)的研究[D];西南交通大學;2016年

5 劉志浩;對接焊縫的超聲相控陣檢測及三維成像分析[D];南昌航空大學;2016年

6 鄧勇;曲軸超聲相控陣檢測方法研究[D];南昌航空大學;2016年

7 周一亮;U肋角焊縫的超聲相控陣檢測技術研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2016年

8 徐靜;橋梁錨具的超聲相控陣檢測技術研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2016年

9 汪文;超聲相控陣成像系統(tǒng)技術研究及軟件實現(xiàn)[D];南京航空航天大學;2016年

10 仲光明;基于FPGA的超聲相控陣檢測系統(tǒng)的研究與設計[D];南京航空航天大學;2016年

，

本文編號：2548404