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基于同步挤压小波变换和超声导波的锈蚀钢筋直径评估方法研究

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应用基础与工程科学学报 2025年第1期33卷 50-59页

作者：孙祥涛俞承序杨霞马彬孔庆钊同济大学土木工程防灾国家重点试验室同济大学结构防灾减灾工程系同济大学桥梁工程系

锈蚀引起的钢筋直径缩减显著降低了钢筋混凝土结构的承载力和可靠性.本研究采用同步挤压小波变换(SWT)技术获取超声导波的群速度，进而评估钢筋的直径变化.首先，基于导波的传播特性选取L(0,1)模态作为探测波，并通过敏感性分析确定140... 详细信息

锈蚀引起的钢筋直径缩减显著降低了钢筋混凝土结构的承载力和可靠性.本研究采用同步挤压小波变换(SWT)技术获取超声导波的群速度，进而评估钢筋的直径变化.首先，基于导波的传播特性选取L(0,1)模态作为探测波，并通过敏感性分析确定140kHz为最优探测频率.随后，通过频散方程计算得出不同直径钢筋中L(0,1)导波在140kHz的理论群速度.利用SWT的高时频分辨率特性，精确提取L(0,1)导波信号在140kHz的到达时间并计算群速度.通过对比试验群速度与理论值，实现对钢筋直径的准确评估.为验证该方法的准确性和适用性，进行了裸钢筋和埋入钢筋的加速锈蚀试验.裸钢筋试验结果表明，SWT能够准确获取导波群速度，并有效评估锈蚀钢筋的直径；而埋入钢筋试验结果表明该方法适用于锈蚀钢筋与混凝土脱粘后的钢筋直径评估.

关键词：钢筋锈蚀超声导波同步挤压小波变换时频分析群速度锈蚀钢筋直径评估

啮合状态下钻杆螺纹连接结构的超声导波检测方法研究

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振动与冲击 2025年第3期44卷 261-266,277页

作者：万翔潘华伟黄利平张旭辉樊红卫陈渊西安科技大学机械学院西安710054 陕西省矿山机电装备智能检测与控制重点实验室西安710054

在役钻杆螺纹连接结构的在机检测愈发迫切,而传统无损检测方法只能检测单根钻杆两端的内螺纹或外螺纹缺陷,无法满足在机检测的要求。该文提出啮合状态下钻杆螺纹连接结构的超声导波检测方法,使钻杆螺纹连接结构的在机检测成为可能。首先... 详细信息

在役钻杆螺纹连接结构的在机检测愈发迫切,而传统无损检测方法只能检测单根钻杆两端的内螺纹或外螺纹缺陷,无法满足在机检测的要求。该文提出啮合状态下钻杆螺纹连接结构的超声导波检测方法,使钻杆螺纹连接结构的在机检测成为可能。首先,获得钻杆管体的频散曲线,选择群速度最大、曲线相对平坦、频率范围为60~120 kHz的L(0,2)为钻杆螺纹连接区域的检测模态;然后,从仿真和试验的角度研究了超声导波传播通过螺纹连接区域的透射特性;最后,通过仿真和试验的方法,基于L(0,2)模态超声导波实现了对钻杆螺纹连接区域的缺陷检测与定位。结果表明,基于超声导波方法检测啮合状态下钻杆螺纹连接区域是可行的和有效的,为钻杆螺纹连接结构的在机检测提供了一种新的方法和思路。

关键词：超声导波钻杆螺纹连接结构透射特性缺陷检测缺陷定位

焊缝散射条件下板中超声导波直线阵列多帧变秩成像检测

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焊接学报 2025年第1期46卷 80-86页

作者：朱新杰李永涛邓明晰姚森张洁北方民族大学材料科学与工程学院银川750021 北方民族大学机电工程学院银川750021 重庆大学航空航天学院重庆400044

焊缝散射条件下板中超声导波阵列成像检测具有重要意义.将超声水平剪切(shear horizontal,SH)导波直线阵列多帧变秩成像用于焊接板结构检测,探讨了在焊缝散射条件下超声导波直线阵列多帧变秩成像机理,分析了接收矩阵与其秩的关系.结果表... 详细信息

焊缝散射条件下板中超声导波阵列成像检测具有重要意义.将超声水平剪切(shear horizontal,SH)导波直线阵列多帧变秩成像用于焊接板结构检测,探讨了在焊缝散射条件下超声导波直线阵列多帧变秩成像机理,分析了接收矩阵与其秩的关系.结果表明,当焊缝散射因子k≥2时,接收矩阵的秩会增加至合成孔径阵列阵元数的(k-1)倍.随着接收矩阵秩的增加,多帧变秩图像缺陷灰度和信噪比(signal-to-noise ratio,SNR)得到不同程度增大,半满秩时SNR曲线出现拐点,秩为满秩的2/3时,成像效果较好.超声导波直线阵列多帧变秩成像能够有效表征焊接结构板中与波长尺寸相当的缺陷信息,成像检测试验验证了理论分析的有效性,焊缝散射条件下板中超声导波直线阵列多帧变秩成像检测具有较好的可行性.

关键词：焊缝散射超声导波直线阵列多帧变秩成像检测

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超声导波技术在避雷线缆通断检测中的应用

粘接 2025年第2期52卷 177-180页

作者：韦桥斌雷航史忠秋郭仁宏刘河生广东粤电珠海海上风电有限公司广东珠海519000 西安热工研究院有限公司陕西西安710054

为在不损伤风力发电机组结构完整性的情况下,检测风电机组避雷线的失效现象,提出了一种基于超声导波无损检测技术的避雷线缆通断检测方法。通过半解析有限元法(SAFE)得到了超声导波在避雷线缆中传播的频散特性,并确定了检测模态和激励频... 详细信息

为在不损伤风力发电机组结构完整性的情况下,检测风电机组避雷线的失效现象,提出了一种基于超声导波无损检测技术的避雷线缆通断检测方法。通过半解析有限元法(SAFE)得到了超声导波在避雷线缆中传播的频散特性,并确定了检测模态和激励频率;设计了柔性磁致伸缩传感器,搭建了超声导波检测的实验平台,针对避雷线缆的断裂失效开展了实验研究。实验结果表明,超声导波无损检测技术可以实现避雷线的通断检测,并确定失效位置,相比于传统的检测方法,超声导波无损检测方法具有操作简单,检测精度高的显著优势。

关键词：风电机组避雷线超声导波磁致伸缩

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基于超声导波的道岔断轨监测系统设计与试验

铁路通信信号工程技术 2025年第1期22卷 51-56,113页

作者：程朝李苗张柯蔺诗瑶闫晋峥陕西靖神铁路有限责任公司陕西榆林719000

针对道岔区钢轨变截面结构易变形且钢轨无智能伤损监测的问题,提出一种基于超声导波的道岔断轨监测系统,该系统主要由轨上设备和轨旁设备组成。重点研究轨上设备换能器、传感器的结构参数和运行参数,确定芯片AD1005加上压电集成电路IEP... 详细信息

针对道岔区钢轨变截面结构易变形且钢轨无智能伤损监测的问题,提出一种基于超声导波的道岔断轨监测系统,该系统主要由轨上设备和轨旁设备组成。重点研究轨上设备换能器、传感器的结构参数和运行参数,确定芯片AD1005加上压电集成电路IEPE接口电路设计的MEMS加速度传感器。通过现场安装与测试,验证轨上设备换能器与传感器设计的正确性,同时为岔区铁路智能化运维提供一定的思路和理论基础。

关键词：超声导波断轨监测道岔钢轨伤损监测

一种基于自适应频散字典库的超声导波信号表示方法

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科技与创新 2025年第4期 47-49,52页

作者：刘夕常永河南工业大学机电工程学院河南郑州450001

超声导波检测技术是对油气管道缺陷进行无损检测的重要手段,但目前存在检测分辨率低、波包失真等问题。为此,基于导波传播模型和频散曲线的先验知识构建了自适应频散字典库方法,对测量信号进行稀疏分解,实现了波包与特定原子的对应。采... 详细信息

超声导波检测技术是对油气管道缺陷进行无损检测的重要手段,但目前存在检测分辨率低、波包失真等问题。为此,基于导波传播模型和频散曲线的先验知识构建了自适应频散字典库方法,对测量信号进行稀疏分解,实现了波包与特定原子的对应。采用分离增广拉格朗日收缩算法求解了稀疏系数向量,采用所提方法对管道裂纹缺陷进行了实验验证。结果表明,与传统参数模型相比,所提方法不仅能够自适应匹配具有真实物理意义的原子,也能准确提取缺陷信号的特征信息,有效地提高了检测信号的分辨率。

关键词：结构健康监测超声导波卷积稀疏表示

超声导波检测技术在煤气管道管壁腐蚀检测中的研究和应用

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鞍钢技术 2025年第1期 47-53页

作者：吕国钢孙世超杨广源赵童曦郭瑞冬鞍钢集团本溪钢铁有限公司辽宁本溪117017

介绍了超声导波检测技术的基本理论和检测方法。通过实验与现场应用结合的方法,对煤气管道中存在的管壁腐蚀进行了检测与分析。实验和现场应用结果表明,超声导波检测能够对管壁腐蚀进行定位,具备识别缺陷的能力。应用超声导波检测管道... 详细信息

介绍了超声导波检测技术的基本理论和检测方法。通过实验与现场应用结合的方法,对煤气管道中存在的管壁腐蚀进行了检测与分析。实验和现场应用结果表明,超声导波检测能够对管壁腐蚀进行定位,具备识别缺陷的能力。应用超声导波检测管道母材中的不同缺陷,可以在提高检测效率与准确性的同时,降低检测成本,打破了传统检测方法的局限性。

关键词：超声导波煤气管道腐蚀检测

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超声导波在管中传播的理论分析与试验研究

机械工程学报 2004年第1期40卷 11-16页

作者：王秀彦王智焦敬品吴斌何存富北京工业大学机电学院北京100022

采用分布式PZT传感器在管中激励和接收超声导波。根据在管状波导中传播的超声波具有频散现象及多模态特征,选择具有单一频率的特定信号激励超声波,使其频散最小;同时采用分布式传感器抑制不同模态的波型。其试验结果与理论预测相吻合。

关键词：超声导波频散模态管道无损检测 PZT传感器

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超声导波虚拟相控聚焦方法研究

仪器仪表学报 2013年第3期34卷 509-516页

作者：吴斌符浩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

虚拟相控聚焦方法是一种新型的超声导波聚焦方法。针对现有时间反转聚焦方法与相控聚焦方法所需的多通道同步激励-接收设备研发难度大且成本高的现状,采用实验室现有单通道设备,利用多次激励-接收所采集的多组数据通过信号处理方法等效... 详细信息

虚拟相控聚焦方法是一种新型的超声导波聚焦方法。针对现有时间反转聚焦方法与相控聚焦方法所需的多通道同步激励-接收设备研发难度大且成本高的现状,采用实验室现有单通道设备,利用多次激励-接收所采集的多组数据通过信号处理方法等效出多通道同步设备精确控制激励延迟所产生的相控聚焦效果。通过该方法与时间反转聚焦方法的聚焦效果有限元仿真与实验对比表明,该方法在现有实验设备基础之上,将缺陷回波幅度放大了2倍之多,获得了和时间反转聚焦方法相差不大的聚焦效果,同时,对检测区域进行成像,实现了缺陷的二维定位。

关键词：超声导波虚拟相控聚焦管道检测