超声导波检测

导波检测（Magnetostrictive Sonic Sensor，MsS）

一. 项目介绍

磁致伸缩超声导波检测（MsS）技术激发的是一种机械弹性波，能沿着结构件有限的边界形状传播并被构件边界形状所约束、所导向，因而称为MsS超声导波技术。

二. 检测原理

导波检测MSS是一种利用超声导波技术进行长距离腐蚀检测的方法。其基本原理是通过在管道上安装导波探头，激发低频超声导波，这些导波在管道中传播，遇到腐蚀或缺陷时会产生反射信号。通过分析这些反射信号，可以确定腐蚀的位置和严重程度。

MSS导波检测应用于各种工业管网的腐蚀检测，包括但不限于：

l  各种工艺管线、高架管廊管线、装置内管线等。

l  高温管线和伴热管线。

l  储罐底板的腐蚀检测。

l  换热器管道的检测。

l  悬浮桥梁或游乐设施钢索的检测。

l  高压传输线铁塔的锚杆检测。

三.检测项目

1.管道检测：导波检测可以用于检测管道的缺陷，如腐蚀坑、裂纹等。它可以实现长距离检测，达到上百米的检验距离。

2.容器检测：导波检测可以用于检测容器板材内表面的腐蚀坑、裂纹等缺陷。它可以在容器不开罐的条件下进行检测，快速发现缺陷。

3.储罐检测：导波检测可以用于检测储罐板材的缺陷，如腐蚀坑、线性缺陷等。它可以在不破坏防腐层的情况下进行检测。

4.焊缝检测：导波检测可以用于检测焊缝的缺陷，如未焊透、裂纹等。它可以检测到焊缝余高磨平后的缺陷。

四.检测优势

l  长距离检测：能够覆盖被检测结构，进行快速、高效、长距离的检测。

l  非接触检测：无需接触被检测物体，可以检测难以接近的部位。

l  高灵敏度：能够检测到微小的缺陷。

l  无损检测：不会对被检测物体造成损害。

l  操作简便：仪器操作简单，可以直接开关机，检测前无须调试仪器。

五. 检测范围

l  裂纹：裂纹是最常见的缺陷之一，可能是表面的或是内部的。

l  腐蚀：管道或容器内部的腐蚀可能导致壁厚减薄，这可以通过导波检测来识别。

l  夹杂：在制造过程中，材料中可能会夹杂其他物质，这些夹杂物可以通过导波检测来发现。

l  分层：这是一种材料内部的缺陷，其中不同的层之间失去了粘结，这可能导致材料在受力时失效。

l  孔洞：在焊接过程中可能出现的缺陷，或者是由于腐蚀或其他原因造成的材料缺失。

六.检测流程

1.连接设备：待测物两端分别连接超声波发射探头与超声波探测传感器，超声波探测传感器为线性阵列，超声波发射探头应倾斜放置，超声波发射探头与功率放大器相连，功率放大器与函数发生器相连，线性阵列超声波检测传感器与数据采集卡相连，数据采集卡与pc机相连。检测时将函数发生器与电源相连，电信号经超声波发射探头转换为超声波信号，超声波信号经超声波检测传感器后转换为电压信号，由数据采集卡转换为数字信号传输至pc机中，得到不同采样点的时域信号。

2.二维傅里叶变换：从pc机中获取不同测点的时域信号，组合成时间-空间域信号，对时间-空间域信号进行二维傅里叶变换后得到频率-波数域信号。

3.制作滤波器：区域p在f-k域内由目标模式导波的频散曲线确定，设目标模式导波的频散曲线的频率-波数关系为k=d(f)，则p可由下式构造：式中，p(f)为滤波器函数，d(f)为目标模式函数，ε为通带区间宽度，[fmin,fmax]为分析频率区间。步骤二中经过二维傅里叶变换的频率-波数信号s(f,k)通过滤波器的作用结果为：其中，为滤波器过滤后的频率-波数信号。以[ki,ki+σ]区间为例，设kt为分割阈值，即[ki,kt]区间被视为目标模式，[kt,ki+σ]区间被视为干扰模式。计算两种模式的概率密度分布：。其中pi(k)为波数的概率密度，w1为目标模式概率密度之和，w2为干扰模式概率密度之和。两种模式在各自区间的一阶矩分别为：在整个[ki,ki+σ]区间内波数的一阶累积矩为：两种模式的类间方差为：遍历[ki,ki+σ]区间，选取值kt使得q取得最大值，则滤波器可构建为：类似地，在[ki-σ,ki]内的滤波器为：。

4.二维傅里叶逆变换：依据步骤三中得到的滤波器以及式(4)将步骤二中的频率-波数域信号进行滤波，保留导波信号中目标模式，去掉干扰模式。然后将滤波后的频率-波数域信号进行二维傅里叶逆变换，得到时间-空间域信号。

5.对时域信号进行分析：对得到的时间-空间域信号进行分析，以评估材料的内部结构和性质。