[发明专利]管道微损伤的非线性超声导波检测方法和装置

摘要

本发明公开一种管道微损伤的非线性超声导波检测方法和装置，通过可以激励单个导波模态的激励换能器及配合的接收换能器，换能器可以缠绕在管道上激励轴对称模态，并利用配合对应的接收探头扩大二阶谐波信号的接收效率，提高系统对导波二阶谐波的检测能力，本发明检测利用非线性响应与传播距离的比值表征材料非线性的变化，有效减少仪器非线性的干扰，实现对管道材料非线性的超声导波评估，利用非线性超声的高灵敏性可用于检测管道微观缺陷的早期检测。

主权项

一种管道微损伤的非线性超声导波检测方法，其特征在于包括如下步骤：S1、根据导波的模态信息：频率、相速度和群速度，设计用于激励特定导波模态的可弯曲梳状换能器，其中梳状换能器的长度等于被检测管道径向截面外侧周长，换能器相邻的趾间电极距离是激励模态波长的一半，特定导波模态波长的计算公式如下：其中Cp 和f 分别表示需要激励的导波模态的相速度和频率；S2、将激励换能器和接收换能器缠绕包裹被检测管道试件，其中的激励换能器激励在管道中传播的单个导波模态；S3、移动接收换能器的位置，改变导波在管道中传播的距离，根据移动的距离和稳定的波形在时间轴上的变化，计算检测信号的群速度值，确认检测信号的有效性；S4、接收单元将接收的信号通过功率放大器后滤波，并将信号在示波器上经过100~2000次平均后存储；S5、将存储的信号经过Hanning 窗户处理，选择其中稳定的部分进行时‑频变换，有效获得基频导波的幅度A₁和双倍频二阶谐波的信号幅度A₂，计算数值；S6、 移动接收换能器的位置，改变导波的传播距离，重复步骤S4‑S5，计算不同位置的数值；S7、在同一个被检测管道试件中检测不少于5次不同传播距离的数值，并记下传播距离x的数值，利用以下公式斜率表征材料非线性的变化：；S8、如果管道内部存在微观缺陷，相对于传播距离的斜率有非常明显的变化，根据这一变化表征材料内部的微损伤。