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采用PZT换能器的衬里防腐管分层损伤非线性超声检测方法
摘要： 衬里防腐管广泛应用于石油天然气、石油化工和制药行业。然而，在管道生产和服役过程中可能出现缺陷（尤其是分层缺陷），从而引发安全事故。本文基于非线性超声理论，研究了采用非线性谐波检测衬里防腐管分层缺陷的方法。通过扫频正弦响应实验获取了防腐管的响应特性并确定了最佳激励频率，运用小波包变换和希尔伯特-黄变换进行信号处理与特征提取，随后开展系列实验并对结果进行分析讨论。研究表明：二阶和三阶非线性系数随分层损伤程度增大而升高，二次谐波幅值显著强于三次谐波；经小波包变换与希尔伯特-黄变换联合处理的非线性系数均方误差小于单独使用小波包变换/离散傅里叶变换或仅采用希尔伯特-黄变换的情况；高次谐波能反映分层损伤的变化规律，证明非线性超声检测方法可用于防腐管损伤检测。非线性高次谐波对分层损伤具有敏感性，该非线性超声方法在衬里防腐管损伤检测方面具有应用潜力。
关键词： 衬里防腐管道、希尔伯特-黄变换、分层损伤、非线性超声、小波包变换
更新于2025-09-23 16:40:56
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一种基于PZT换能器振动声调制技术的非线性超声实时螺栓松动监测方法
摘要： 基于振动声调制原理的实时非线性超声方法采用压电陶瓷传感器，实现了螺栓早期松动的定量监测。除具备检测螺栓早期松动的能力外，本研究的重大贡献在于：用永久安装且低成本的锆钛酸铅压电片替代了振动声调制方法中常用的激振器。在振动声调制过程中，当施加具有显著频率差异的两个输入波（即高频探测波与低频泵浦波）时，高频探测波会受到低频泵浦波的调制，从而根据螺栓松动程度产生边带信号。本文还分析了先前研究中存在争议的低频电压幅值对调制结果的影响。实验结果表明：基于锆钛酸铅的振动声调制方法能可靠、便捷地实现螺栓松动的连续定量识别，且激励电压的低频幅值需选取合理区间。最后通过将振动声调制方法与基于线性超声理论的时间反转法进行对比，证实前者在监测螺栓早期松动方面具有更优性能。
关键词： 结构健康监测、时间反转、锆钛酸铅换能器、螺栓松动、振动声调制、非线性超声
更新于2025-09-11 14:15:04