[发明专利]一种管道固有频率的测量方法及测量系统

说明书

本发明公开了一种管道固有频率的测量方法，包括以下步骤：1)将激励传感器和接收传感器分别安装在待测管道上；2)根据所需固有频率的数值范围确定激励频率，设置激励时长t₁和测量时长t₂，其中t₂≥2t₁；3)激励传感器在管道上进行激励，通过接收传感器获取检测信号的时域波形图；4)通过时域波形图计算检测信号在时间区间[t₁,t₂]或[0,t₁]或[0,t₂]上的幅值谱，获取检测信号的幅值谱；5)根据幅值谱的幅值，获取待测管道的固有频率。本发明基于磁致伸缩效应的导波检测方法快速获取管道高阶固有频率，同时可忽略检测传感器对管道振动情况的影响，提高检测准确度和可重复性。

技术领域

本发明属于无损检测设备领域，更具体地，涉及一种管道固有频率的测量方法及测量系统。

背景技术

管道被广泛的应用于给水、排水、供热、供煤气、长距离输送石油和天然气、农业灌溉、水力工程和各种工业装置中。流体介质的运动会引起管道的振动，造成连接部件的磨损。长此以往容易引起泄漏.且有些介质具有爆炸危险性、毒性或对环境有破坏性，一旦泄漏将会造成人员伤亡、财产损失、环境污染及其他巨大的经济损失。

在进行管道结构设计时，固有频率是一个十分重要的物理量，特别是对于有限长的管道，如炮管、换热管等。在某一设定数值的频率附近，管道有多个固定频率。

管壳式换热器由于振动引起的破坏会导致设备最终失效报废，而无论是在设计阶段避免振动，还是研究管束振动原因，都需要首先获得换热管的固有频率。火炮作为一种复杂的机械系统，其发射过程中由于高温高压火药气体的作用，使得弹丸在膛内的高速运动具有瞬时冲击特性，同时考虑到各运动部件伴随的惯性力作用，全炮必会产生振动现象。火炮的射击精度在很大程度上取决于良好的射弹初始条件，而发射时身管的振动破坏了原有的射弹初始条件，必将造成射击精度的下降因此为提高射击精度，优化射击性能，设计时有必要获得炮管的固有频率。

“锤击法”激振方法由于简单方便在模态试验中得到广泛应用。锤击法使用带有力传感器的敲击锤，全凭试验者熟练的手法，另外激励的频带范围一般较低。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种管道固有频率的测量方法及测量系统，其基于磁致伸缩效应在管道中激励的弹性波在频率、能量上具有很好的可控性，同时重复测量效果较好，因此可利用磁致伸缩导波激励和接收方法实现管道固有频率的快速测量。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种管道固有频率的测量方法，包括以下步骤：

1)将激励传感器和接收传感器分别安装在待测管道上；

2)根据所需固有频率的数值范围确定激励频率，设置激励时长t₁和测量时长t₂，其中t₂≥2t₁；

3)激励传感器在管道上进行激励，通过接收传感器获取检测信号的时域波形图；

4)通过时域波形图计算检测信号在时间区间[t₁,t₂]或[0,t₁]或[0,t₂]上的幅值谱，获取检测信号的幅值谱；

5)根据幅值谱的幅值，获取待测管道的固有频率。

优选地，所述激励传感器包括激励线圈和第一偏置线圈，所述激励线圈的外径小于第一偏置线圈的内径且其位于第一偏置线圈所围区域内，所示激励线圈通过连续波功率放大器连接信号发生器，所述第一偏置线圈连接直流电源。