方管中超声导波的传播特性及缺陷检测

摘要

针对基于点对点检测方式的传统体波方法在检测长距离方管时效率低下的问题,利用超声导波高效检测的优势,提出基于超声导波的方管检测方法。首先利用半解析有限元法求解出方管的相速度和群速度频散曲线,选择群速度频散曲线上群速度最大、相对平坦,频率范围在54~74 kHz的L(0,6)作为激励模态。其次分别采用有限元仿真和实验的方法,在方管中激励出中心频率为64 kHz的超声导波,研究导波在正常、面上存在圆孔缺陷和边缘存在槽缺陷的方管中的散射特性。在实验过程中,通过对压电晶片进行阻抗匹配来提高信噪比。仿真和实验结果表明,能够在方管中有效激励出L(0,6)模态超声导波,而且利用L(0,6)模态的缺陷反射回波,能够快速地检测出方管中的圆孔和槽缺陷,并定位缺陷的轴向位置。同时,阻抗匹配后信号的幅值是未阻抗匹配的2~3倍。纵向L(0,6)模态超声导波能够对方管中缺陷进行高效检测,为方管的检测提供了一种新的方法。