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作者：黄祺凯南昌航空大学

学位级别：硕士

大型锅炉、储存罐等高压耐压容器是工业领域中的重要设备,这些设备在长期服役过程中需要保持高度气密性,而高温高压、酸碱性环境等特殊工作状况,会使工件表面、内部产生裂纹或任意形状腐蚀等缺陷,降低设备整体气密度,引发泄漏、爆炸等... 详细信息

大型锅炉、储存罐等高压耐压容器是工业领域中的重要设备,这些设备在长期服役过程中需要保持高度气密性,而高温高压、酸碱性环境等特殊工作状况,会使工件表面、内部产生裂纹或任意形状腐蚀等缺陷,降低设备整体气密度,引发泄漏、爆炸等严重安全事故,影响设备工作的安全性、可靠性,而这些设备的外径、高度可达到几十米至几百米,因此,需要一种数据准确、快速高效的原位检测方法。针对上述技术难题,本文将电磁超声导波检测技术与编码压缩技术相结合,对脉冲压缩原理、旁瓣抑制方法、电磁超声导波等方面进行研究,优化电磁超声换能器(electromagnetic acoustic transducer,EMAT)设计参数和编码压缩激励信号参数,提高了EMAT信噪比(signal-to-noise ratio,SNR),此外,重点开展了基于编码压缩技术的新型多阵元EMAT设计及在线电磁超声成像检测系统研制,实现了Barker码编码形式电磁超声SH导波检测。具体内容如下:首先,本文研究了Barker码脉冲压缩技术在水平剪切(shear horizontal,SH)导波EMAT中的应用。通过建立基于Barker码信号激励的钢板SH导波检测有限元模型,分析了Barker码序列长度、码元长度、提离高度、EMAT设计参数等因素对脉冲压缩后接收回波SNR及主瓣宽度的影响,并与tone-burst激励方式进行对比实验。综合数值计算及实验结果可知:与tone-burst激励方式相比,采用Barker码编码压缩技术,可将圆孔缺陷回波SNR提升5.8 dB。另外,当EMAT提离距离增加至3 mm时,旁瓣抑制后缺陷波脉压信号SNR>8.7 dB,而tone-burst激励方式对应的SNR接近于0 dB。当Barker码序列长度为13位、码元长度为15μs时,编码压缩效果最佳,能够获取深度为1 mm、直径Ф20 mm的圆孔缺陷回波,且SNR>25.4 dB。其次,针对大型钢板Lamb波EMAT检测中换能效率低、SNR低等难题,本文以5.6 mm厚度钢板为实验对象,建立了基于Barker码编码压缩技术的Lamb波EMAT检测多物理场有限元模型,研究了永磁体宽度、永磁体高度、线圈匝数等EMAT参数和Barker码序列长度、码元长度等编码压缩参数对Lamb波EMAT检测结果的影响。实验结果表明:基于Barker码编码压缩技术的Lamb波EMAT经优化后,与传统tone-burst激励方式相比,SNR提高9.69 dB,同时最小能够检出0.5 mm深的小裂纹,裂纹回波SNR可达23.47 dB。此外,当频率为1 MHz时,脉冲压缩后的缺陷波包分离为A、S模态,其中Lamb波A模态SNR最高可达35.23 dB。再其次,与传统tone-burst激励方式相比,Barker码编码压缩技术在大型钢板EMAT导波快速扫查检测时,需要更长的激励时间,这不仅对脉冲功率放大器的占空比和单次最大脉冲宽度提出更高的要求,而且导致始波持续时间及其引起的电磁串扰信号持续时间较长,影响近距离缺陷检测能力。针对上述问题,本文设计了一种基于tone-burst信号激励-Barker码脉冲压缩技术的钢板SH导波多阵元EMAT,结合仿真数据与实验结果,分析了多阵元EMAT序列长度、永磁体对数、激励信号周期数、阵元间距等因素对脉冲压缩后SH导波的影响。研究结果表明,与Barker码脉冲压缩配合单阵元lamb波EMAT技术相比,新型EMAT可以将始波持续时间及其引起的电磁串扰信号持续时间减小54.56%以上,激励信号周期数大幅度增加,并可以实现脉冲压缩,同时降低了功率放大器输出电流的要求。最后,搭建了钢板在线快速电磁超声导波成像系统,提高了大型钢板检测效率和能力。本文采用LABVIEW软件编写了钢板电磁超声可视化成像检测界面,设计了EMAT探头,并安装编码器用于记录探头位置信息,连接软硬件进行调试,最终实现了基于编码压缩技术的导波可视化成像检测。实验比较了Barker码脉冲压缩技术和传统tone-burst激励方式对SH导波成像结果的影响。结果表明,采用Barker码脉冲压缩技术的导波成像图的信噪比显著提升,能够识别长10 mm×宽1 mm×深0.5 mm的裂纹和Ф5 mm×深0.5 mm的圆孔。而Lamb波EMAT对提离敏感性强,经封装后检测回波SNR大幅下降,不利于导波信号成像。编码脉冲压缩技术能有效提高EMAT导波检测的空间分辨率和SNR,可以在不增加EMAT实验系统的功放输出功率和噪音抑制能力的条件下,极大程度地提高缺陷检测能力。本文将Barker码脉冲压缩技术应用于导波EMAT检测,对提高在役钢板缺陷检测回波的信噪比和空间分辨率以及实现大范围在线快速扫查具有重要的工程应用价值。

关键词：金属板材电磁超声导波检测编码压缩成像检测优化设计

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基于编码压缩的钢板电磁超声Lamb波检测方法研究

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仪器仪表学报 2022年第2期43卷 117-127页

作者：黄祺凯石文泽卢超陈尧董德秀南昌航空大学无损检测教育部重点实验室南昌330063 中科院声学研究所声场声信息国家重点实验室北京100190 赣南师范大学江西省数值模拟与仿真技术重点实验室赣州341000 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司沈阳110043

针对大型金属板材构件导波检测中EMAT分辨率低、SNR差,难以用于小裂纹检测等难题,建立了基于Barker码脉冲压缩技术的Lamb波EMAT检测过程多物理场有限元模型,以含预制裂纹的5.6 mm厚钢板为检测对象,仿真和实验相结合,研究了永磁体宽度和... 详细信息

针对大型金属板材构件导波检测中EMAT分辨率低、SNR差,难以用于小裂纹检测等难题,建立了基于Barker码脉冲压缩技术的Lamb波EMAT检测过程多物理场有限元模型,以含预制裂纹的5.6 mm厚钢板为检测对象,仿真和实验相结合,研究了永磁体宽度和高度、曲折线圈匝数、Barker码序列长度和码元长度等参数对EMAT检测回波的影响,验证了脉冲压缩技术在Lamb波EMAT检测中的有益效果。结果表明,基于脉冲压缩技术的EMAT经优化后,SNR比传统tone-burst激励方式高出了9.69 dB,可检出10 mm长和0.5 mm深的小裂纹,缺陷波SNR为23.47 dB。当Barker码码元中心频率为1 MHz时,脉冲压缩后的Lamb波包发生模态分离,但A_(0)模态的缺陷波SNR仍可达35.23 dB,这对提升Lamb波EMAT检测能力具有重要的工程应用价值。

关键词：金属薄板 Lamb波 EMAT 脉冲压缩优化设计

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脉冲压缩在钢板腐蚀电磁超声SH导波检测中的应用

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北京航空航天大学学报 2023年第2期49卷 324-334页

作者：石文泽黄祺凯卢超邱发生陈尧陈果南昌航空大学无损检测技术教育部重点实验室南昌330063 中科院声学研究所声场声信息国家重点实验室北京100190 赣南师范大学江西省数值模拟与仿真技术重点实验室赣州341000

将Barker码脉冲压缩技术应用于水平剪切(SH)导波电磁超声换能器(EMAT),对提高在役钢板腐蚀检测回波的信噪比(SNR)和空间分辨率,以及实现大范围在线快速扫查具有重要的工程应用价值。建立基于Barker码信号激励的钢板SH导波传播有限元模型... 详细信息

将Barker码脉冲压缩技术应用于水平剪切(SH)导波电磁超声换能器(EMAT),对提高在役钢板腐蚀检测回波的信噪比(SNR)和空间分辨率,以及实现大范围在线快速扫查具有重要的工程应用价值。建立基于Barker码信号激励的钢板SH导波传播有限元模型,结合实验分析与数值计算,分析了Barker码序列长度、码元长度、EMAT设计参数、提离等因素对脉冲压缩后缺陷回波的信噪比和波包宽度的影响,并与传统单一频率脉冲串激励方式进行对比实验。结果表明:与单一频率脉冲串激励方式相比,采用Barker码脉冲压缩技术,可以将缺陷波的SNR提高5.8 dB;当EMAT提离为3.0 mm时,经过脉冲压缩后的缺陷回波SNR>8.7 dB,而采用单一频率脉冲串激励方式对应的SNR接近于0 dB;当Barker码信号序列长度为13位、码元长度为15μs时,能检测深度为1 mm、直径为20 mm的圆孔,且SNR>25.4 dB。

关键词：钢板水平剪切导波电磁超声换能器 Barker码脉冲压缩

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编码压缩在钢板电磁超声SH导波检测中的应用

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北京航空航天大学学报 2021年

作者：石文泽黄祺凯卢超邱发生陈尧陈果南昌航空大学无损检测技术教育部重点实验室中科院声学研究所声场声信息国家重点实验室赣南师范大学江西省数值模拟与仿真技术重点实验室

将Barker码脉冲压缩技术应用于水平剪切(shear horizontal， SH)导波电磁超声换能器(electromagnetic acoustic transducer， EMAT)，对提高在役钢板腐蚀检测回波的信噪比(signal-to-noise ratio， SNR)和空间分辨率以及实现大范围在线... 详细信息

将Barker码脉冲压缩技术应用于水平剪切(shear horizontal， SH)导波电磁超声换能器(electromagnetic acoustic transducer， EMAT)，对提高在役钢板腐蚀检测回波的信噪比(signal-to-noise ratio， SNR)和空间分辨率以及实现大范围在线快速扫查具有重要的工程应用价值。建立基于Barker码信号激励的钢板SH导波传播有限元模型，结合实验分析与数值计算，分析了Barker码序列长度、码元长度、EMAT设计参数、提离等因素对脉冲压缩后缺陷回波的信噪比和波包宽度的影响，并与传统单一频率脉冲串激励方式进行了对比实验。结果表明，与单一频率脉冲串激励方式相比，采用Barker码脉冲压缩技术，可以将缺陷波的SNR提高5.8 dB。当EMAT提离为3.0 mm时，经过脉冲压缩后的缺陷回波SNR>8.7 dB，而采用单一频率脉冲串激励方式对应的SNR接近于0 dB。当Barker码信号序列长度为13位、码元长度为15 μs时，能检测深度为1 mm、直径Ф20 mm的圆孔，且SNR>25.4 dB。

关键词：钢板 SH导波电磁超声 Barker码脉冲压缩

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多层螺旋线圈电磁超声换能器优化设计及其实验研究

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中南大学学报（自然科学版） 2020年第7期51卷 1792-1803页

作者：唐琴石文泽卢超陈巍巍张金陈尧黄祺凯程进杰南昌航空大学无损检测教育部重点实验室江西南昌330063 中科院声学研究所声场声信息国家重点实验室北京100190 上饶师范学院大数据分析与云检测重点实验室江西上饶334001 中国人民解放军陆军炮兵防空兵学院安徽合肥230031

建立多层螺旋线圈电磁超声换能器(electromagnetic acoustic transducer,EMAT)激励过程的有限元模型,基于正交试验表,研究线圈导线直径、相邻导线间距、线圈层数、多层线圈距离、永磁体尺寸、永磁体与线圈的距离等因素对EMAT换能效率和... 详细信息

建立多层螺旋线圈电磁超声换能器(electromagnetic acoustic transducer,EMAT)激励过程的有限元模型,基于正交试验表,研究线圈导线直径、相邻导线间距、线圈层数、多层线圈距离、永磁体尺寸、永磁体与线圈的距离等因素对EMAT换能效率和横波纯度的影响,给出EMAT的最佳参数组合,并进行实验验证;通过测量多层螺旋线圈串联和并联的等效阻抗,根据EMAT激励等效电路,结合实验和仿真结果,分析线圈串并联方式和线圈层数对换能效率的影响。研究结果表明,在EMAT激励电路输出电压恒定的条件下,EMAT换能效率随着串联线圈层数的增多而明显下降;与串联方式相比,多层线圈并联的EMAT接收信号幅值下降趋势不明显。

关键词：螺旋线圈EMAT 有限元换能效率激励等效电路正交试验

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高强钢丝编织菱形网的静压试验和理论分析

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工程力学 2024年

作者：黄祺临汪敏蒋伟周帅陆军勤务学院军事设施系

为了解高强钢丝编织的菱形网在垂直面内荷载作用下的力学性能，充分发挥其在锚杆支护金属网系统中的作用，设计了四周约束条件下菱形网垂直面内静压试验的加载方案，开展了不同厚度和内切圆直径的菱形网静压试验，结果表明：菱形网在静... 详细信息

为了解高强钢丝编织的菱形网在垂直面内荷载作用下的力学性能，充分发挥其在锚杆支护金属网系统中的作用，设计了四周约束条件下菱形网垂直面内静压试验的加载方案，开展了不同厚度和内切圆直径的菱形网静压试验，结果表明：菱形网在静压荷载作用下面内两个方向的变形均较为均匀；菱形网厚度对其竖向承载力、刚度等有影响，厚度越小，竖向极限荷载越大，近似线性段刚度越大；菱形网内切圆直径减小，菱形网的竖向极限荷载和近似线性段刚度均增大。结合试验现象和菱形网侧限面内拉伸力学性能的均质化简化方法，推导了菱形网静压荷载的理论计算公式，依据理论计算公式和计算流程图可以较好的预测菱形网在不同区域静压荷载作用下竖向荷载—位移之间的关系，给锚杆支护金属网系统中高强钢丝编织菱形网的工程应用提供参考依据。

关键词：高强钢丝锚杆支护菱形网静压试验理论分析

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陈洁和她的“乔布斯病友”们

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新民周刊 2024年第21期 68-73页

作者：黄祺

十多年前，国内神经内分泌肿瘤的系统诊治几乎是空白，陈洁带领团队完成了神经内分泌领域很多“拓荒”性的工作。万倩坐在诊室门口，没有焦躁。她是当天第39号候诊病人，而她旁边的大姐拿着56号。万倩心里盘算着，这位大姐看到医生怕是...

十多年前，国内神经内分泌肿瘤的系统诊治几乎是空白，陈洁带领团队完成了神经内分泌领域很多“拓荒”性的工作。万倩坐在诊室门口，没有焦躁。她是当天第39号候诊病人，而她旁边的大姐拿着56号。万倩心里盘算着，这位大姐看到医生怕是要天黑了。病友们和万倩一样，耐心等待，因为大家知道陈洁主任一定会耐心、认真地看完所有的病人再下班。这里是复旦大学肿瘤医院浦东院区，五一假期后第一个周三下午的3点半。

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“村超”，想成为“另一种世界杯”

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新民周刊 2024年第13期 64-69页

作者：黄祺

“村超”基础设施保留着草根的样子，但梦想已经远远超越球场。去年爆红网络的贵州榕江“村超”拉开新赛季大幕。新赛季开启前后，草根“村超”明显增加了不少“国际化”元素。3月16日开幕赛这天，央视新闻和央视国际频道都在“村超”...

“村超”基础设施保留着草根的样子，但梦想已经远远超越球场。去年爆红网络的贵州榕江“村超”拉开新赛季大幕。新赛季开启前后，草根“村超”明显增加了不少“国际化”元素。3月16日开幕赛这天，央视新闻和央视国际频道都在“村超”赛场边设置了直播间，玻璃屋子里坐着外国主持人，用英文讲解比赛和现场的情况。此前，一群法国年轻人来到榕江，与当地球员踢了一场中法青年友谊赛，比赛之余，这些法国年轻人围在火炉旁与榕江少数民族歌手一起唱歌，视频在网络上收获了大流量。

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百年生命故事，益普生中国焕新

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新民周刊 2024年第5期 22-25页

作者：黄祺

2021年，益普生特药中国总部在上海成立，公司发展聚焦到肿瘤、罕见病和神经科学领域。“千里之行，始于足下。百尺竿头，更进一步。”Guillaume Delmotte中文致辞，是2024年年初益普生中国年会上最大的彩蛋。益普生中国总经理Guillaume...

2021年，益普生特药中国总部在上海成立，公司发展聚焦到肿瘤、罕见病和神经科学领域。“千里之行，始于足下。百尺竿头，更进一步。”Guillaume Delmotte中文致辞，是2024年年初益普生中国年会上最大的彩蛋。益普生中国总经理Guillaume Delmotte对中国传统文化充满兴趣，这是他第一次在公开场合用中文发言。“中国古代流传下来的哲学智慧，不仅可以指导人生，对于企业的经营和管理也很有启发。”

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来中国，看病+旅游

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新民周刊 2024年第17期 28-31页

作者：黄祺

与发达国家一样的医疗质量，花费却可能只有西方国家的三分之一，对于海外患者而言，何乐而不为？手术两周后，1岁的小阿里（化名）从上海乘坐飞机回国，父母看着重获新生的孩子，一遍又一遍感谢命运和上海医生团队精湛的医疗技术。荷...

与发达国家一样的医疗质量，花费却可能只有西方国家的三分之一，对于海外患者而言，何乐而不为？手术两周后，1岁的小阿里（化名）从上海乘坐飞机回国，父母看着重获新生的孩子，一遍又一遍感谢命运和上海医生团队精湛的医疗技术。荷兰籍小阿里是一名胆道闭锁患儿，一家人定居在马来西亚双溪毛糯市。尽管出生后在马来西亚当地医院接受了肝门-空肠吻合术（葛西手术），

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