Lamb(兰姆)波是二维波,与三维体波相比具有衰减速度慢,传播距离远的特点,因此常被用于大型板材的长距离及快速无损检测中.板材中兰姆波与管中、变截面波导介质中的导波一样,具有频散性与多模态性.加上环境噪声等多方面因素的影响,导波检测时传感器接收到的Lamb波信号非常复杂,属于非平稳随机信号,需要利用有效的信号处理技术提取有用的信息成分才能确定合适的激励方式,获得更好的检测成像效果.传统的处理Lamb波信号的方法包括反射系数法、傅里叶变换法、小波变换法、动态光弹法等,但是这些方法都有各自的不足.反射系数法是通过测量漏兰姆波的频散曲线来确定材料的性质,但测量难度较大.傅里叶变换只能处理线性非平稳的信号.
HilbertGHuang变换(HHT)是一种近几年发展起来的一种自适应信号处理方法,不受Heisenberg测不准原理制约,可以在时间和频率上同时达到很高的精度,非常适用于分析突变信号.笔者以薄壁铝板为研究对象,利用双重时间尺度的方法,即采用二维傅里叶变换法整体传播时间尺度,HilbertGHuang变换从单一信号时间尺度,将二者相结合对在铝板中不同位置采集到的Lamb波信号作数据处理与分析,与半解析有限元法得到兰姆波的频散曲线相对照,进而识别与分析铝板中兰姆波模态,获得较高的时间分辨率.
1薄板中超声导波分离模态信号分析方法
1.1传播特性的半解析有限元分析
在边界自由的固体板中,板材厚度与激励声波波长数量级相当时,在板中产生的应力波就是Lamb波.根据薄板两表面质点振动相位关系,Lamb波分为对称型Lamb波和反对称型Lamb波,分别用Sn、An表示,n为模态的阶次(n=0,1,2,3
超声波衍射时差法检测工艺探头的选择方法
超声波衍射时差法无损检测工艺中探头的选择是十分重要的一环,如何选择较为合适的探头,这篇文章将解答所有的关于这个问题的疑虑。
1、探头角度的选择
脉冲反射法对探头角度的选择原则:
脉冲回波法常用横波探头,波长较短
探头角度越大,探测声程越长,衰减也越大,厚工件不能使用大角度探头
保证能量和穿透力的情况下,尽量选择角度大一些的探头,利于裂纹缺陷的检出
TOFD检测技术
裂纹检出与探头角度无关
探头角度的选择应考虑:工件厚度、分辨力、深度测量精度、扫查覆盖范围
1.1TOFD探头角度与工件厚度的关系
按照2/3T法则,检测同样厚度的工件时,探头角度大,PCS也大→声程也长
检测深度增加时,声程随探头角度的增加而快速增加,衰减变大
规律与常规脉冲回波法一致
1.2TOFD探头角度与分辨力的关系:
TOFD信号测量精度是指测量信号达到时间的准确性,其同时影响缺陷自身高度和缺陷深度。
(纵向)分辨力是指能够识别的两个信号到达的时间间隔或其所代表的较小距离
分辨力取决于脉冲信号的持续时间,一个脉冲信号包含几个周期,时间分辨力就是这几个周期的时间,距离分辨力就是这段时间超声波传播的距离。
对TOFD技术的非平行扫查,要求执行2/3T法则
PCS=2S=(4/3)Dtanθ
探头角度越小,PCS也越小
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