[发明专利]一种基于扭转导波的钢管周向损伤监测方法

说明书

一种基于扭转导波的钢管周向损伤监测方法，涉及钢管周向定位损伤监测。在管道中间部位的上部建立外表面凹槽缺陷，将钢管右侧设定为固定，左侧自由，选择在左侧端部加载瞬时周向位移用于模拟扭转导波的激励。将钢管截面以圆心为中心均分成n个扇形部分，在距钢管左侧四分之一处，沿钢管外表面一圈设置n个信号提取点；对n个信号提取点所提取到的信号进行希尔伯特变化，定义出任意时刻的瞬时包络，所得数据结果绘制三维曲面图，观测直达波的波峰以及缺陷回波的波峰；提取各缺陷回波位置处最大值，将数值绘制成雷达图的形式，以圆截面的形式表示。采用扭转导波T(0,1)的监测方法，能更好地对缺陷周向位置进行定位，在缺陷监测中具有优越性。

技术领域

本发明涉及钢管损伤监测，尤其是涉及一种基于扭转导波的钢管周向损伤监测方法。

背景技术

当前采用超声导波对柱状构件，像是钢筋的损伤监测，可通过导波的时间差对缺陷的轴向位置进行定位判断。由于钢管比钢筋的截面积大得多，故缺陷在钢管表面出现的位置情况也比钢筋来的复杂。在对钢管缺陷研究中，不仅需要知道缺陷在钢管的轴向位置，更需要定位出其在圆周上的位置，才能对缺陷进行精准定位。采用超声导波对钢管的周向损伤进行定位，一般选择在钢管圆周表面上设置多个信号接收点，通过圆周上反射回波系数的大小而对缺陷进行周向定位(毛亚东,严有琪.基于导波反射系数的管道缺陷周向定位研究[J].信息技术,2016(06):63-65.)。当前采用超声导波对钢管进行周向损伤监测，多是选择纵向导波L(0,2)模态，而该模态为频散模态，在监测中出现模态转换的现象，从而导致导波能量降低、信号复杂，不利于对缺陷进行判断。

目前对钢管进行周向损伤监测，多是选择纵向导波L(0,2)模态，而该模态为频散模态，在监测中出现模态转换的现象，存在导波能量降低、信号复杂的缺点。通过对导波结构频散曲线及波形结构图的研究发现，扭转导波T(0,1)模态为非频散模态，使得导波信号纯净，对微小缺陷更敏感，能很好地解决当前存在的不足，更好地对钢管进行周向损伤定位。

发明内容

本发明的目的是提供能更好地对钢管周向缺陷进行定位的一种基于扭转导波的钢管周向损伤监测方法。

本发明包括以下步骤：

1)在钢管中间部位的上部建立外表面凹槽缺陷，将钢管右侧设定为固定，左侧自由，选择在左侧端部加载瞬时周向位移用于模拟扭转导波的激励。

2)将钢管截面均分成n个扇形部分，在距钢管左侧四分之一处设置n个信号提取点；

3)对n个信号提取点所提取到的信号进行希尔伯特变化，定义出任意时刻的瞬时包络，并将所得到的数据结果绘制三维曲面图，观测直达波的波峰以及缺陷回波的波峰；

4)提取各缺陷回波位置处的最大值，将这些数值绘制成雷达图的形式，以圆截面的形式表示出来。

与现有技术相比，本发明的优点：

从缺陷周向定位雷达图可以看出，无论是周向定位雷达图所呈现出来的结果图形，还是缺陷的回波幅值，采用扭转导波T(0,1)的监测方法较纵波L(0,2)方法来说，都能更好地对缺陷的周向位置进行定位，表现出扭转导波T(0,1)模态在缺陷监测中的优越性。

附图说明

图1是钢管信号提取示意图。

图2是各采样点处提取信号三维图。

图3是圆周表面缺陷深度3mm周向位置信号雷达图。

图4是纵波L(0,2)对不同深度缺陷监测结果。

图5是扭转波T(0,1)对不同深度缺陷监测结果。

具体实施方式

以下实施例将给合附图对本发明作进一步的说明。