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原文传递磁致伸缩导波无损检测理论及应用研究

论文题名：	磁致伸缩导波无损检测理论及应用研究
关键词：	磁致伸缩导波;无损检测;数据分析;斜拉索;锚固区检测;周向缺陷检测
摘要：	磁致伸缩导波检测技术不仅具有导波检测的单点激励即可实现长距离检测优点，而且能够实现非接触和大提离条件下的检测，所以近年来受到了广泛关注。本学位论文结合国家863项目“斜拉索锚固区磁致伸缩导波检测关键技术的研究”和“十一五”国家科技支撑计划子项目“带保温层管道腐蚀电磁导波检测技术研究与设备研制”，以将该技术实用化为目标，系统深入研究了非接触式磁致伸缩导波检测技术的原理、实现及工程应用。　　首先研究了磁致伸缩导波纵向模态和扭转模态的检测原理。设计了基于磁致伸缩效应的纵向导波传感器，通过实验进行了模态验证，并成功应用于周向缺陷检测。创造性的提出了非接触式扭转模态导波激励和接收方法，设计了基于磁致伸缩效应的非接触式扭转模态导波传感器，通过实验验证了其正确性，并成功应用于轴向缺陷检测。　　其次研制了磁致伸缩导波检测系统，系统包括主机、传感器、前置放大器和检测软件等。详细论述了主机中功率放大单元、门控电路单元、信号发生单元、数据采集单元、放大滤波单元等功能模块的实现和主要性能参数。为解决工程应用问题对磁化器和线圈结构进行了深入研究，制作了实用化的传感器。针对微弱检测信号的传输问题，设计制作了前置放大器，为信号的传输进行了阻抗匹配。针对导波的频散和多模态等特性，研究了检测信号的时域、频域和时频域分析方法。结合信号分析结果，研究了硬件和软件两种信号处理方法。在此基础上开发了检测软件，详细论述了采集控制和数据分析处理两个模块的实现方法。　　最后针对包覆层管道和斜拉索锚固区两种典型构件，利用研制的系统进行了工程实践。基于磁致伸缩导波检测带包覆层管道的原理，建立并验证了激励端和接收端带包覆层的理论模型。实验结果表明：在带焊缝管道中导波的传播距离不低于50米(双向不低于100米)；近距离缺陷检测精度达到1.5%横截面积损失；横截面积损失大于6%刻槽和通孔缺陷均能实现远距离检测。针对目前斜拉索锚固区无法检测的问题，提出了将磁致伸缩导波技术应用于斜拉索锚固区检测的解决方案。通过对斜拉索单元构件多股平行钢丝的弹性波传播特性和预应力钢绞线缺陷检测的研究，确定了磁致伸缩导波应用于斜拉索锚固区检测的可能性；通过样索实验证实了检测的可行性；对斜拉索锚固区检测的精度方面进行了实验研究，研究的结果表明本系统可以实现5%横截面积断丝缺陷的检测；针对斜拉索近桥面索体安装有不锈钢套筒的特点，研究了其对检测的影响；而后在军山长江大桥上进行了现场应用。　　当前对于导波技术的研究，在学术界和工程界方兴未艾，然而导波检测仪器的关键技术仍掌握在国外少数几家公司手中。本论文以仪器研制和工程应用为出发点，对磁致伸缩导波检测技术的相关理论、系统设计和应用等方面进行了研究，希望能够为我国磁致伸缩导波检测技术的研究起到推动作用。
作者：	徐江
专业：	测试计量技术及仪器
导师：	康宜华;武新军
授予学位：	博士
授予学位单位：	华中科技大学
学位年度：	2008
正文语种：	中文