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预应力钢绞线中超声导波声弹性效应的试验研究

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机械工程学报 2010年第2期46卷 22-27页

作者：刘增华刘溯吴斌张易农何存富北京工业大学机械工程与应用电子技术学院北京100124

钢绞线中应力损失直接威胁到预应力结构的整体安全,实现钢绞线中预应力的无损、在役测量在工程中显得十分重要。对基于超声导波技术的钢绞线中的预应力测量方法进行理论分析和试验研究。根据波动理论和声弹性理论,得到不同应力状况下钢... 详细信息

钢绞线中应力损失直接威胁到预应力结构的整体安全,实现钢绞线中预应力的无损、在役测量在工程中显得十分重要。对基于超声导波技术的钢绞线中的预应力测量方法进行理论分析和试验研究。根据波动理论和声弹性理论,得到不同应力状况下钢绞线中纵波和横波波速,分析建立钢绞线中最低阶纵向模态L(0,1)群速度与钢绞线承载的应力之间的对应关系。采用自行研制的磁致伸缩传感器在不同应力状态下公称直径17.80mm的7芯钢绞线上进行超声导波L(0,1)模态的激励接收试验。试验测定不同应力状态下钢绞线中L(0,1)模态导波的群速度,得到实际中L(0,1)模态的群速度和应力之间的关系曲线。结果表明,应力在0.5GPa以上时,钢绞线中L(0,1)模态的群速度会随着应力增大呈近似线性下降,与理论分析结果较为吻合。这为超声导波应用于钢绞线预应力大小的测量奠定了基础。

关键词：钢绞线超声导波纵向模态声弹性效应预应力

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小波降噪在钢绞线缺陷检测中的应用

机械工程学报 2008年第7期44卷 118-122页

作者：何存富刘溯刘增华张易农吴斌北京工业大学机械工程与应用电子技术学院北京100022

在对钢铰线进行的超声导波检测试验中,使用一对自行研制的磁致伸缩式传感器在公称直径17.80 mm的7芯钢铰线中激励接收了最低阶纵向模态L(0,1)模态导波。采用以40阶Daubechies小波为母小波的多层离散小波分解及单支重构的方法对检测信号... 详细信息

在对钢铰线进行的超声导波检测试验中,使用一对自行研制的磁致伸缩式传感器在公称直径17.80 mm的7芯钢铰线中激励接收了最低阶纵向模态L(0,1)模态导波。采用以40阶Daubechies小波为母小波的多层离散小波分解及单支重构的方法对检测信号进行降噪处理,能有效地提高信噪比。在此基础上对钢绞线外围钢丝上的刻痕缺陷进行检测,经小波降噪后的信号中能够提取出缺陷信息。这种利用小波降噪对信号处理的方法为超声导波技术应用于钢绞线健康检测奠定了基础。

关键词：钢绞线超声导波小波分析降噪缺陷

钢绞线用磁致伸缩传感器偏置磁场的有限元分析

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应用基础与工程科学学报 2009年第2期17卷 281-289页

作者：刘增华张易农吴斌刘溯何存富北京工业大学机械工程与应用电子技术学院北京100124

首先对利用磁致伸缩效应在钢绞线中产生纵向模态的方法进行了理论分析.利用Maxwell三维磁场有限元分析软件对99mm长,公称直径17.80mm的7芯钢铰线建立模型.并依照磁路设计的相关理论,设计了利用双磁路及三磁路为7芯钢绞线提供偏置磁场的... 详细信息

首先对利用磁致伸缩效应在钢绞线中产生纵向模态的方法进行了理论分析.利用Maxwell三维磁场有限元分析软件对99mm长,公称直径17.80mm的7芯钢铰线建立模型.并依照磁路设计的相关理论,设计了利用双磁路及三磁路为7芯钢绞线提供偏置磁场的方案.最后,通过对磁路中的每根钢丝表面及中截面磁感应强度的比较分析,证明三磁路比双磁路的磁场强度更大,均匀性更好.

关键词：磁致伸缩效应有限元钢绞线超声导波

基于磁致伸缩效应在钢绞线中激励接收纵向导波模态的试验研究

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机械工程学报 2010年第6期46卷 71-76,82页

作者：刘增华张易农张慧昕何存富吴斌北京工业大学机械工程与应用电子技术学院北京100124 浙江省交通厅工程质量监督局杭州310009

对利用磁致伸缩效应在钢绞线中激励接收纵向导波模态的方法进行理论分析和试验研究。分析在公称直径为17.80mm的7芯钢绞线中纵向模态的传播特性。选取钢绞线外围钢丝中频率160kHz的L(0,1)模态用于钢绞线的健康检测。基于该模态的传播特... 详细信息

对利用磁致伸缩效应在钢绞线中激励接收纵向导波模态的方法进行理论分析和试验研究。分析在公称直径为17.80mm的7芯钢绞线中纵向模态的传播特性。选取钢绞线外围钢丝中频率160kHz的L(0,1)模态用于钢绞线的健康检测。基于该模态的传播特性和钢绞线缠绕式外表面的特点,研制一种专用磁致伸缩传感器,用于7芯钢绞线的超声导波检测。该传感器的主要结构包括轴对称三磁路励磁结构和正反正绕向的三段式螺线管。三磁路励磁结构用来产生强度适合且均匀的偏置磁场,并设计专用夹片以降低钢绞线不规则外形所造成的空气磁阻。螺线管每段绕线的有效轴向宽度为频率160kHz的L(0,1)模态波长的一半。利用研制的磁致伸缩传感器,在长1180mm的自由钢绞线中进行超声导波的激励接收试验。试验结果表明,该传感器可以激励和接收选定的纵向模态L(0,1),为基于磁致伸缩效应的钢绞线超声导波检测奠定了一定基础。

关键词：磁致伸缩效应传感器钢绞线超声导波模态

钢绞线中激励纵向模态的磁致伸缩型激励及接收器的选型

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应用力学学报 2009年第3期26卷 507-512页

作者：刘增华张易农何存富曹川吴斌北京工业大学北京100124

为在钢绞线中有效激励和接收纵向模态超声导波,对磁致伸缩型传感器的敏感元件螺线管的结构进行了优化,并进行了试验验证。首先,对利用磁致伸缩效应在钢绞线中激励及接收纵向模态超声导波的方法进行了分析,选用频率160kHz的L(0,1)纵向模... 详细信息

为在钢绞线中有效激励和接收纵向模态超声导波,对磁致伸缩型传感器的敏感元件螺线管的结构进行了优化,并进行了试验验证。首先,对利用磁致伸缩效应在钢绞线中激励及接收纵向模态超声导波的方法进行了分析,选用频率160kHz的L(0,1)纵向模态作为用于公称直径17.8mm的7芯钢绞线检测的导波。设计制作了激励该模态专用磁致伸缩型传感器。经过对结构和绕向不同的螺线管进行比较后,选取3段式螺线管作为磁致伸缩型传感器的敏感元件。为证实其检测能力,利用该传感器对钢绞线外围钢丝上的人工缺陷进行了检测,通过得到的实验信号可以很好确定缺陷位置。本文的研究为今后进一步检测钢绞线的健康状况奠定了基础。

关键词：磁致伸缩效应钢绞线超声导波模态

基于十字形阵列和2D-MUSIC算法的Lamb波检测

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中国机械工程 2020年第17期31卷 2038-2044页

作者：刘增华张婷婷苏瑞祥陈洪磊何存富吴斌北京工业大学材料与制造学部北京100124 北京工业大学北京市精密测控与仪器工程技术研究中心北京100124

采用由压电传感器组成的十字形阵列进行Lamb波信号的激励和接收,提出一种二维多重信号分类(2D-MUSIC)方法对铝板中的缺陷进行定位检测。选用合适的频率激励产生单一模态信号,可避免多模态的影响,降低Lamb波的频散;利用2D-MUSIC算法对接... 详细信息

采用由压电传感器组成的十字形阵列进行Lamb波信号的激励和接收,提出一种二维多重信号分类(2D-MUSIC)方法对铝板中的缺陷进行定位检测。选用合适的频率激励产生单一模态信号,可避免多模态的影响,降低Lamb波的频散;利用2D-MUSIC算法对接收信号进行分段处理,并结合反射信号和二维导向矢量对铝板中的缺陷进行定位。结果表明,提出的2D-MUSIC算法对铝板中的缺陷定位比传统MUSIC算法更精准。

关键词： Lamb波压电传感器阵列小波变换成像铝板

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小口径多声道超声流量计的非实流式校准技术

北京工业大学学报 2018年第11期44卷 1369-1375页

作者：刘增华李佳奇张易农宋振华何存富吴斌北京工业大学机械工程与应用电子技术学院北京100124 北京市计量检测科学研究院北京100029

为了实现超声波流量计在线流量测量,发展一种有效的超声波流量计现场非实流校准技术十分重要.超声波流量计的非实流校准以超声传播时间差的标定和几何尺寸的校准为基础,由于现场校准设备的局限性及简化操作流程的需求,以几何尺寸的校准... 详细信息

为了实现超声波流量计在线流量测量,发展一种有效的超声波流量计现场非实流校准技术十分重要.超声波流量计的非实流校准以超声传播时间差的标定和几何尺寸的校准为基础,由于现场校准设备的局限性及简化操作流程的需求,以几何尺寸的校准为基础,通过公式推导分析对流量计量产生影响的参数,并结合实验确定参数对流量计测量数值的影响.以某型DN80多声道流量计的非实流校准过程为例,分析并验证小口径多声道超声流量计的非实流校准技术.在校准过程中,由内径千分尺测量管道内径,并使用流量计所带的传感器组进行超声激励和接收.对所得超声信号使用相关法进行处理,计算声程长度,并对流量计出厂参数进行修正.结果表明:校准后测量误差大幅下降,该方法可以用于小口径多声道超声流量计的校准.

关键词：非实流校准小口径多声道超声流量计几何尺寸不确定度