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波导杆中声发射源传播特性实验研究_图文

发布时间:

第34卷第4期

化工机械

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波导杆中声发射源传播特性实验研究’
李伟¨郭福平
(大庆石油学院)

摘要

为了研究标准断铅声发射源的首次反射峰值电压、电压值、杆直径和长度的相互关系。建立了

3种长度、7种不同直径的波导杆声发射实验系统,对模拟声发射信号在波导杆中传播过程进行了实验 研究,得到了声发射波在波导杆中传播过程衰减较小的结论。 关键词 声发射波导杆辅助检测信号处理 文献标识码




中图分类号TQ056.1+7

文章编号0254枷4(2007)04一0179m5
表1 波导杆参数表

波导杆是一种辅助检测工具,由直杆和接头 构成。在声发射检测中,对于高温容器,不能直接 将常温传感器耦合到其表面进行检测;对于地下 管道等在特定条件下,也不方便将传感器直接贴 到被测件表面…。采用波导杆辅助检测技术可 以完成声发射检测。1972年就有人利用波导杆 对原子能压力容器进行了在线监测与可靠性评 定,取得了很好的效果¨芦1。笔者通过对不同长 度、不同直径波导杆中模拟声发射信号传播过程 的实验研究,得到了声发射波在波导杆中传播过 程衰减较小的结论,为特殊工况下应用波导杆进 行辅助检测提供了重要实验依据。
1 2

实验过程 如图1所示,在波导杆A端给断铅信号,断

实验系统 图l为波导杆断铅实验装置简图。实验采用

铅应力波在波导杆中传播至B端传感器处,经前 置放大器由全数字声发射仪采集、处理后显示输
出。


美国PAC公司生产的16通道数字声发射检测系 统、R15传感器和180lA前置放大器。实验用波 导杆参数见表l。


实验步骤如下:

a.按图l所示,建立测试系统,并进行参数 设置,将西18mm×3m的波导杆接入实验系统,在 一端涂上耦合剂(采用真空脂)后,安装R15传感 器; b.在A端给标准断铅信号,进行数据采集; c.将各直径波导杆依次接人实验系统中,重 复a、b步骤;

图l

波导杆对声发射信号影响测试系统图

d.将各直径波导杆截断至2m长,重复a—c

?中国石油天然气集团公司中青年创新基金资助项目(06E10lO),黑龙江省自然科学基金资助项目(E200409)。 ??李伟,男,1970年5月生,副教授。黑龙江省大庆市,163318。

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2007年

步骤; e.将各直径波导杆截断至1m长,重复a—c 步骤; f.数据处理与分析。 3实验结果与分析
3.1 净\幽雷晕誊




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4 6



10

12

标准断铅声发射信号波形 在波导杆断铅端处给断铅信号,得到长度为

时间加s
b.击12mm

3m、2m和lm的3幅不同直径波导杆时域波形
图,见图2—4。
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图3

2m长部分直径波导杆时域波形图

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图2

3m长部分直径波导杆时域波形图

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一8 c.击18mm

时间/ms

图4

1m长部分直径波导杆时域波形图

a.拍m”

从图2—4可以看出:

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a.波导杆长度愈短,波形图的波形越混乱。 这是由于波导杆长度较短时,反射次数也相对增 加,加上各种波形转换频繁而使各种波相互叠加 所致。 b.波导杆长度相同时,直径小的波导杆对 信号的增益作用较明显。 3.2波导杆直径与首次反射幅值之间的关系 各长度波导杆直径与峰值电压关系如图5所
示。

从图6大致可以看出,这3种直径的波导杆 首次反射峰值电压在数值上相差不大,但3m长 的波导杆幅值略有下降。从lm、2m和3m各波 导杆中可以看出,长度lm和2m的波导杆要优于 长度3m的波导杆。 3.4反射次数与幅值之间的关系 为了更清楚地反映出断铅应力波经波导杆多 的反射次数(取15次)与峰值电压的关系,绘制
了图7—9。
0 9 8 7 6 5

净、坦掣单髫

4 3 2 l O

反射次数

a.插m“ 图5

波导杆直径与首次反射峰值电压关系图
O 9 8

从图5可以看出,随着波导杆直径的增加,幅 值的衰减降低。因此,在相同长度的条件下,优先 选用粗杆。lm长波导杆直径与幅值关系曲线在 2m长波导杆关系曲线之上,2m长波导杆直径与 幅值关系曲线在3m长波导杆关系曲线之上。这 说明波导杆直径相同时,长波导杆对信号的衰减 较大,而短波导杆对信号的衰减较小。 3.3波导杆长度与幅值关系曲线 为了研究不同直径的波导杆长度对首次反射 幅值的影响,图6给出各组波导杆长度值与首次 反射幅值之间的关系曲线。’
净、幽越晕誊

7 6 5 4 3 2 l O

b.击12mm

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6 5






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净、田曾晕囊

3 2 l 0

c.击18mm

图7 图6

3m长部分直径波导杆反射次 数与峰值电压对应关系

波导杆长度与首次反射峰值电压关系图

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lO 9 8 净7

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10
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4 3 2 l

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b.击12mm

c.击18mm

图9
O 9 8 7 6 5 4

lm长部分直径波导杆反射次 数与峰值电压对应关系

由图7可知,枷mm×3m的波导杆在第二次
反射时出现明显增益,咖12mm虽然没有增益,但 第2次反射峰值电压均和首次反射峰值电压相差 不大,而咖18mm波导杆下降非常迅速。由图8可 知,咖6mm×2m的波导杆在第2次反射时有明显 增益,而咖12mm、咖18mm的波导杆则无增益。由 图9可知,咖6mm×lm波导杆在第2次反射时出
反射次数
c.击18mm

净\幽脚晕鲞

3 2




现明显增益,而咖12mm下降缓慢,咖18mm下降迅 速。 从图7—9的对比可看出,在相同长度下,直 径越小的波导杆越容易出现增益,直径越大的波 导杆峰值电压下降越迅速。 3.5锥形接头与无接头形式对声发射信号的影


图8

2m长部分直径波导杆反射次 数与峰值电压对应关系

O 9 8 7 6 5

有无锥形接头对实验结果影响不明显。最方 便的情况是使用直杆式波导杆(如较大的容器、 管道等)。这种波导杆一般应与传感器的直径接 近,无须焊上接头,也就不必考虑接头对结果的影 响。当波导杆直径比传感器直径小时,需采用锥 形接头,该接头加工方便,对声发射信号的影响也
a.?击6mm

净、坦越单誊

4 3 2 l O

可忽略。

万   方数据

第34卷第4期 4结论
4.1

化工机械 波导杆增益作用显著。 参考


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经波导杆传播后的声发射信号虽然有一定 在相同直径的情况下,要优先选用短波导

衰减,但可以应用在声发射检测当中。
4.2





I李善春,戴光,高峰等.波导杆中声发射信号传播特性 实验.大庆石油学院学报,2006,30(5):65—68 2蒋仕良,戴光,李伟等.波导杆对声发射信号的影响. 中国第十届声发射学术研讨会论文集.大庆:中国无 损检测学会声发射专业委员会。2004.89~92

杆。直径大的波导杆达到某一电压的时间要短于 直径小的波导杆。 4.3长度lm和2m的波导杆比长度3m的波导 杆首次反射时能先达到某一电压。
4.4

从有无增益角度来考虑,小直径波导杆增

(收稿日期:2006一11.20,修回日期:2007拼一16)

益明显。长度lm的波导杆要比长度2m和3m的 An Expe r.mentaI InveStigatiOn the TransmiSsIOn Characte r.sticS Of the

On

SOund EmisSiOn SOurce jn the Wave Guide ROdS
Ll Wei,GUO Fuping 【D叫irIg Pe£mk船l

I∞titl‘£e。D明ing,163318.He矗。嚼泌ng。Chi∞)

Abst限ct
80urce

In

order

to

study the con.elation between the first renected peak Vohage of the’sound emission

of the standard break,the voltage value,the diameters and len酣h8 of the rods,an experimental system
seven

of the sound emis8ion of the wave guide rods with three kinds of length and ded,an experimental investigation was

kinds of diameter was foun.

ped_o咖ed for

the tmnsmission process of the simulatiVe sound emission
trans-


8ignals

in

the wave guide mds. It was concluded that the attenuation of the sound emission wave in me the wave guide rod8 was

mission proce8s in

comparatiVely

little.



Keywords

Sound Emission,Wave Guide Rod,Auxiliary Inspection,Signal Treatment

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’。

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波导杆中声发射源传播特性实验研究
作者: 作者单位: 刊名: 英文刊名: 年,卷(期): 被引用次数: 李伟, 郭福平, LI Wei, GUO Fuping 大庆石油学院,黑龙江省大庆市,163318 化工机械 CHEMICAL ENGINEERING & MACHINERY 2007,34(4) 1次

参考文献(2条) 1.蒋仕良;戴光;李伟 波导杆对声发射信号的影响 2004 2.李善春;戴光;高峰 波导杆中声发射信号传播特性实验[期刊论文]-大庆石油学院学报 2006(05)

引证文献(1条) 1.吕毛三.黄振峰.毛汉领 声发射信号在导波杆中传播的放大规律实验研究[期刊论文]-现代电子技术 2010(21)

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