| 中文名称 | 基于导波的典型工程构件无损检测方法研究 | 类别 | 研究 |
|---|---|---|---|
| 类型 | 导波 | 特点 | 无损 |
结构中的导波由于具有传播距离远、可检测结构中任意部位缺陷、可实现结构的实时健康监测等优点而发展成为一种强有力的无损检测技术。结构中的损伤具有多尺度性质，按照可检测工程结构内部损伤的尺度区分，导波检测技术可分为线性导波技术和非线性导波技术。线性导波技术用来检测结构中的宏观损伤(开口裂纹、孔洞、层裂等)，非线性导波技术则对结构的材料性能退化及微损伤十分敏感，可有效评估结构中的早期微观损伤。
本文以实验技术为主要手段，结合数值模拟及理论分析，采用线性及非线性导波技术深入研究典型工程构件(梁、圆环及板)中的损伤检测问题。基于线性导波检测技...>> 详细
。基于线性导波检测技术.全面分析了复合材料悬臂梁及圆环构件中宏观裂纹的定量检测。应用非线性导波检测技术，对铝板的固有非线性进行表征，并实验验证Lamb波二次谐波的对称性。同时，本文深入探讨连续小波变换(CWT)在多模态弥散导波信号处理中的应用，重点考察两种常用连续小波(Gabor小波和Morlet小波)的时频分析特性及其在损伤检测中的不同性能。本文主要工作包含以下内容:
(1)理论分析Gabor小波和Morlet小波的时频分析特性。结果表明Gabor小波具有较高的时间分辨率，Morlet小波具有较高的频率分辨率。这为导波信号分析中如何选取连续小波母函数提供了理论指导。当时间分辨率是损伤检测需求中的关键因素时，应该选取Gabor小波对导波信号进行分析:当频率分辨率为影响损伤检测结果的主要因素时，则应选择Morlet小波进行分析。
(2)采用有限元分析及动态电测实验技术研究玻璃纤维增强复合材料悬臂梁中裂纹的定量检测。将Gabor小波和Morlet小波应用到梁中弯盐波的分析中，首先通过多频率小波变换确定对裂纹敏感的频率组分，通过该组分提取损伤特征(裂纹反射波)，然后根据ToF(time-of-flight)技术成功检测出裂纹的位置及相对大小。同时实验验证了具有较高时间分辨率的Gabor小波可以更加准确地确定ToF及裂纹位置。
(3)采用有限元分析、动态电测实验技术及压电传感器技术首次实现了圆环径向裂纹的定量检测，同时对导波模态选择及频率选取问题进行深入分析。通过Gabor小波提取合适频率的周向导波组分，识别损伤特征，成功确定了裂纹的位置及相对大小。通过研究不同频率导波组分在径向裂纹检测中的不同特点发现，低频波组分容易发生波峰重叠，对损伤不敏感;高频波组分对损伤敏感度高，但具有较多模态导致波场变得复杂，因此实际应用中应该选取弥散度低的中高频组分进行损伤检测。通过对比周向导波低阶模态在裂纹检测中的性能发现，第一模态(即类表面波模态)在薄壁圆环的径向裂纹检测中性能最优。
(4)首次实验验证了Lamb波二次谐波的对称性。通过可变角度超声斜探头激励铝板中的对称及非对称Lamb波模态，采用Morlet小波提取基频波及二次谐波的幅值，计算相对声学非线性因子。对比所取Lamb波模态在铝板固有材料非线性表征中的不同性能，验证只有对称的Lamb波二次谐波具有累积传播性质，为非线性Lamb波应用中的模态选取问题提供指导。
本文基于导波检测技术实现了典型工程构件的定量损伤检测，并对其中的关键问题(导波模态选取、频率选取、导波信号分析等)进行深入探讨。本文工作为工程实际中导波检测技术的应用提供了理论指导，对于有效评估结构中不同尺度的损伤进而保障结构安全具有重要意义。
关键词:弯曲波，周向导波，非线性Lamb波，连续小波变换，裂纹检测
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焊接的无损检测方法包括什么？
1，焊缝外观检测，及对焊缝的尺寸，余高，表面的缺陷的检测，2，无损检测，常见的方法有 ，射线（RT） 超声（UT ) 渗透(Pt) 磁粉(MT)具体用什么方法一般图纸设计者会有规定的，如果没有...
无损检测什么检测方法最常用
我们现在使用的一些无损的检测手段的话最多的还是射线的这种检测方式的，因为这种方式是比较简单的，而且效果出来是比较直观方便的。 射线探伤（Radiography Testing---简称RT）；适用于材...
焊接无损检测，什么是无损检测
不破坏焊缝的情况下，进行对焊缝的缺陷检测，常用有超声波探伤，X射线探伤，打压试漏，煤油试漏等
无损检测是什么？？
焊接工艺在设备制造，特别是承压类特种设备的制造中占有重要地位。在压力容器制造中，焊接工作量占整个容器制作量的30%以上。焊接质量对于产品质量和使用安全有着直接的影响。许多承压类特种设备的事故往往源于焊...
焊缝的无损检测
监理单位要求的对。如果要求探伤评定等级Ⅱ级，那就把焊缝等级定为一级。现在不少钢结构焊缝要求为一级焊缝。关于焊缝等级的定义的部分要求见《钢结构设计规范》GB50017-2003的 第...
无损检测方法很多，据美国国家宇航局调研分析，其认为可分为六大类约70余种。但在实际应用中比较常见的有以下五种，也就是我们所说的常规的无损检测方法：
常规检测方法
目视检测Visual Testing （缩写 VT）；
超声检测 Ultrasonic Testing（缩写 UT）；
射线检测Radiographic Testing（缩写 RT）；
磁粉检测 Magnetic particle Testing（缩写 MT）；
渗透检测 Penetrant Testing （缩写 PT）；
涡流检测 Eddy Current Testing （缩写 ET）；
声发射 Acoustic emission （缩写 AE）；
超声波衍射时差法 Time Of Flight Diffraction（缩写 TOFD）。
1、目视检测（VT）
目视检测，是国内实施的比较少，但在国际上非常重视的无损检测第一阶段首要方法。按照国际惯例，目视检测要先做，以确认不会影响后面的检验，再接着做四大常规检验。例如BINDT的PCN认证，就有专门的VT1、2、3级考核，更有专门的持证要求。经过国际级的培训，其VT检测技术会比较专业，而且很受国际机构的重视。
VT常常用于目视检查焊缝，焊缝本身有工艺评定标准，都是可以通过目测和直接测量尺寸来做初步检验，发现咬边等不合格的外观缺陷，就要先打磨或者修整，之后才做其他深入的仪器检测。例如焊接件表面和铸件表面较多VT做的比较多，而锻件就很少，并且其检查标准是基本相符的。
2、射线照相法（RT）
是指用X射线或γ射线穿透试件，以胶片作为记录信息的器材的无损检测方法，该方法是最基本的，应用最广泛的一种非破坏性检验方法。
1、射线照相检验法的原理：射线能穿透肉眼无法穿透的物质使胶片感光，当X射线或r射线照射胶片时，与普通光线一样，能使胶片乳剂层中的卤化银产生潜影，由于不同密度的物质对射线的吸收系数不同，照射到胶片各处的射线能量也就会产生差异，便可根据暗室处理后的底片各处黑度差来判别缺陷。
2、射线照相法的特点：射线照相法的优点和局限性总结如下：
a.可以获得缺陷的直观图像，定性准确，对长度、宽度尺寸的定量也比较准确；
.检测结果有直接记录，可长期保存；
c. 对体积型缺陷（气孔、夹渣、夹钨、烧穿、咬边、焊瘤、凹坑等）检出率很高，对面积型缺陷（未焊透、未熔合、裂纹等），如果照相角度不适当，容易漏检；
d.适宜检验厚度较薄的工件而不宜较厚的工件，因为检验厚工件需要高能量的射线设备，而且随着厚度的增加，其检验灵敏度也会下降；
e.适宜检验对接焊缝，不适宜检验角焊缝以及板材、棒材、锻件等；
f.对缺陷在工件中厚度方向的位置、尺寸（高度）的确定比较困难；
g.检测成本高、速度慢；
h.具有辐射生物效应，能够杀伤生物细胞，损害生物组织，危及生物器官的正常功能。
总的来说，RT的特性是——定性更准确，有可供长期保存的直观图像，总体成本相对较高，而且射线对人体有害，检验速度会较慢。
无损检测X光机
用于工业部门的工业检测X光机通常为工业无损检测X光机（无损耗检测），此类便携式X光机可 以检测各类工业元器件、电子元件、电路内部。例如插座插头橡胶内部线路连接，二极管内部焊接等的检测。BJI-XZ、BJI-UC等工业检测X光机是可连接电脑进行图像处理的X光机，此类工业检测便携式X光机为工厂家电维修领域提供了出色的解决方案。
3、超声波检测（UT）
1、超声波检测的定义：通过超声波与试件相互作用，就反射、透超声波检测[2]射和散射的波进行研究，对试件进行宏观缺陷检测、几何特性测量、组织结构和力学性能变化的检测和表征，并进而对其特定应用性进行评价的技术。
2、超声波工作的原理：主要是基于超声波在试件中的传播特性。
a.声源产生超声波，采用一定的方式使超声波进入试件；
.超声波在试件中传播并与试件材料以及其中的缺陷相互作用，使其传播方向或特征被改变；
c.改变后的超声波通过检测设备被接收，并可对其进行处理和分析；
d.根据接收的超声波的特征，评估试件本身及其内部是否存在缺陷及缺陷的特性。
3、超声波检测的优点：
a.适用于金属、非金属和复合材料等多种试件的无损检测；
.穿透能力强，可对较大厚度范围内的试件内部缺陷进行检测。如对金属材料，可检测厚度为1～2mm的薄壁管材和板材，也可检测几米长的钢锻件；
c.缺陷定位较准确；
d.对面积型缺陷的检出率较高；
e.灵敏度高，可检测试件内部尺寸很小的缺陷；
f.检测成本低、速度快，设备轻便，对人体及环境无害，现场使用较方便。
4、超声波检测的局限性：
a.对试件中的缺陷进行精确的定性、定量仍须作深入研究；
.对具有复杂形状或不规则外形的试件进行超声检测有困难；
c.缺陷的位置、取向和形状对检测结果有一定影响；
d.材质、晶粒度等对检测有较大影响；
e.以常用的手工A型脉冲反射法检测时结果显示不直观，且检测结果无直接见证记录。
5、超声检测的适用范围：
a.从检测对象的材料来说，可用于金属、非金属和复合材料；
.从检测对象的制造工艺来说，可用于锻件、铸件、焊接件、胶结件等；
c.从检测对象的形状来说，可用于板材、棒材、管材等；
d.从检测对象的尺寸来说，厚度可小至1mm，也可大至几米；
e.从缺陷部位来说，既可以是表面缺陷，也可以是内部缺陷。
4、磁粉检测（MT）
1. 磁粉检测的原理：铁磁性材料和工件被磁化后，由于不连续性的存在，使工件表面和近表面的磁力线发生局部畸变而产生漏磁场，吸附施加在工件表面的磁粉，形成在合适光照下目视可见的磁痕，从而显示出磁粉检测[3]不连续性的位置、形状和大小。
2. 磁粉检测的适用性和局限性：
a.磁粉探伤适用于检测铁磁性材料表面和近表面尺寸很小、间隙极窄（如可检测出长0.1mm、宽为微米级的裂纹），目视难以看出的不连续性。
.磁粉检测可对原材料、半成品、成品工件和在役的零部件检测，还可对板材、型材、管材、棒材、焊接件、铸钢件及锻钢件进行检测。
c.可发现裂纹、夹杂、发纹、白点、折叠、冷隔和疏松等缺陷。
d.磁粉检测不能检测奥氏体不锈钢材料和用奥氏体不锈钢焊条焊接的焊缝，也不能检测铜、铝、镁、钛等非磁性材料。对于表面浅的划伤、埋藏较深的孔洞和与工件表面夹角小于20°的分层和折叠难以发现。
5、渗透检测（PT）
1.液体渗透检测的基本原理：零件表面被施涂含有荧光染料或着色染料的渗透剂后，在毛细管作用下，经过一段时间，渗透液可以渗透进表面开口缺陷中；经去除零件表面多余的渗透液后，再在零件表面施涂显像剂，同样，在毛细管的作用下，显像剂将吸引缺陷中保留的渗透液，渗透液回渗到显像剂中，在一定的光源下（紫外线光或白光），缺陷处的渗透液痕迹被现实，（黄绿色荧光或鲜艳红色），从而探测出缺陷的形貌及分布状态。
2.渗透检测的优点：
a.可检测各种材料，金属、非金属材料；磁性、非磁性材料；焊接、锻造、轧制等加工方式；
.具有较高的灵敏度（可发现0.1μm宽缺陷）
c.显示直观、操作方便、检测费用低。
3.渗透检测的缺点及局限性：
a.它只能检出表面开口的缺陷；
.不适于检查多孔性疏松材料制成的工件和表面粗糙的工件；
c.渗透检测只能检出缺陷的表面分布，难以确定缺陷的实际深度，因而很难对缺陷做出定量评价。检出结果受操作者的影响也较大。
6、涡流检测（ET）
1.涡流检测的基本原理：将通有交流电的线圈置于待测的金属板上或套在待测的金属管外（见图）。这时线圈内及其附近将产生交变磁场，使试件中产生呈旋涡状的感应交变电流，称为涡流。涡流的分布和大小，除与线圈的形状和尺寸、交流电流的大小和频率等有关外，还取决于试件的电导率、磁导率、形状和尺寸、与线圈的距离以及表面有无裂纹缺陷等。因而，在保持其他因素相对不变的条件下，用一探测线圈测量涡流所引起的磁场变化，可推知试件中涡流的大小和相位变化，进而获得有关电导率、缺陷、材质状况和其他物理量（如形状、尺寸等)的变化或缺陷存在等信息。但由于涡流是交变电流，具有集肤效应，所检测到的信息仅能反映试件表面或近表面处的情况。
2.应用：按试件的形状和检测目的的不同，可采用不同形式的线圈，通常有穿过式、探头式和插入式线圈3种。穿过式线圈用来检测管材、棒材和线材，它的内径略大于被检物件，使用时使被检物体以一定的速度在线圈内通过，可发现裂纹、夹杂、凹坑等缺陷。探头式线圈适用于对试件进行局部探测。应用时线圈置于金属板、管或其他零件上，可检查飞机起落撑杆内筒上和涡轮发动机叶片上的疲劳裂纹等。插入式线圈也称内部探头，放在管子或零件的孔内用来作内壁检测，可用于检查各种管道内壁的腐蚀程度等。为了提高检测灵敏度，探头式和插入式线圈大多装有磁芯。涡流法主要用于生产线上的金属管、棒、线的快速检测以及大批量零件如轴承钢球、汽门等的探伤（这时除涡流仪器外尚须配备自动装卸和传送的机械装置）、材质分选和硬度测量，也可用来测量镀层和涂膜的厚度。
3.优缺点：涡流检测时线圈不需与被测物直接接触，可进行高速检测，易于实现自动化，但不适用于形状复杂的零件，而且只能检测导电材料的表面和近表面缺陷，检测结果也易于受到材料本身及其他因素的干扰。
7、声发射 AE
是一种新增的无损检测方法，通过材料内部的裂纹扩张等发出的声音进行检测。主要用于检测在用设备、器件的缺陷即缺陷发展情况，以判断其良好性。TOFD技术于20世纪70年代由英国哈威尔的国家无损检测中心sILK博士首先提出，其原理源于silk博士对裂纹尖端衍射信号的研究。在同一时期我国中科院也检测出了裂纹尖端衍射信号，发展出一套裂纹测高的工艺方法，但并未发展出现在通行的TOFD检测技术。 TOFD技术首先是一种检测方法，但能满足这种检测方法要求的仪器却迟迟未能问世。详细情况在下一部分内容进行讲解。TOFD要求探头接收微弱的衍射波时达到足够的信噪比，仪器可全程记录A扫波形、形成D扫描图谱，并且可用解三角形的方法将A扫时间值换算成深度值。而同一时期工业探伤的技术水平没能达到可满足这些技术要求的水平。直到20实际90年代，计算机技术的发展使得数字化超声探伤仪发展成熟后，研制便携、成本可接受的TOFD检测仪才成为可能。但即便如此，TOFD仪器与普通A超仪器之间还是存在很大技术差别。
8、超声波衍射时差法 TOFD
是一种依靠从待检试件内部结构（主要是指缺陷）的“端角”和“端点”处得到的衍射能量来检测缺陷的方法，用于缺陷的检测、定量和定位。
混凝土结构构件无损检测方法有哪些？
一、结构混凝土无损检测的条件：缺乏同条件试件或标准试件数量不足；试件的质量缺乏代表性；试件的抗压试验不符合标准规定；对试件抗压强度测试结果有怀疑；因材料、施工不良而发生混凝土质量问题。
二、结构混凝土检测方法及特点
（一）超声法：检测过程无损于材料、结构的使用性能；直接在结构物上检测试验并推定其实际强度和缺陷性质；重复和复核检验方便，检验结果重复性好。
（二）回弹法：简单方便，但离散性较大。
（三）超声回弹综合法：可以减少各种因素对结果的影响，可弥补两种方法各自不足，测试精度较高。
（四）钻芯法：检测结果直观准确，可检测强度与厚度，但操作复杂，对混凝土有轻微破坏。
（五）拔出法：检测结果直观准确，但操作复杂，对混凝土有轻微破坏，结果离散性较大。
（六）瞬态激振（敲击）时域频域分析法（小应变法）：适用于基桩检测，特点是操作简便，检测快速，结果较为精确。
（七）地质雷达法：主要用于大面积混凝土质量检测，如隧道衬砌混凝土的检测，其特点是检测快速，可检测厚度，结果准确。
混凝土结构构件无损检测方法有哪些？
一、结构混凝土无损检测的条件：
缺乏同条件试件或标准试件数量不足；试件的质量缺乏代表性；试件的抗压试验不符合标准规定；对试件抗压强度测试结果有怀疑；因材料、施工不良而发生混凝土质量问题。
二、结构混凝土检测方法及特点：
（一）超声法：检测过程无损于材料、结构的使用性能；直接在结构物上检测试验并推定其实际强度和缺陷性质；重复和复核检验方便，检验结果重复性好。
（二）回弹法：简单方便，但离散性较大。
（三）超声回弹综合法：可以减少各种因素对结果的影响，可弥补两种方法各自不足，测试精度较高。
（四）钻芯法：检测结果直观准确，可检测强度与厚度，但操作复杂，对混凝土有轻微破坏。
（五）拔出法：检测结果直观准确，但操作复杂，对混凝土有轻微破坏，结果离散性较大。
（六）瞬态激振（敲击）时域频域分析法（小应变法）：适用于基桩检测，特点是操作简便，检测快速，结果较为精确。
（七）地质雷达法：主要用于大面积混凝土质量检测，如隧道衬砌混凝土的检测，其特点是检测快速，可检测厚度，结果准确。
常用的商品混凝土无损检测技术
1.1回弹法
回弹法是通过测定商品混凝土表面硬度来推定其抗压强度。
工作原理：一个标准质量的重锤，在标准弹簧弹力的带动下，冲击一个与商品混凝土表面接触的弹击杆，由于回弹力的作用，重锤又跳回一定距离，并带动滑动指针在刻度上指出回弹值N。通过事先建立的商品混凝土强度和回弹值的关系曲线，就可以根据实测的N求得值。在各种测试方法中，回弹法操作最简单、用最低廉、效率最高，因而现场应用性极强。由于商品混凝土采用的不同配合比、不同的外加剂等都会使商品混凝土表面硬度和抗压强度的相关关系差异很大。并且回弹测强曲线只考虑了正常情况的商品混凝土碳化，忽略了商品混凝土的早期龄期碳化等现象，大大降低了回弹法的测试结果精度。回弹法要求商品混凝土表面清洁、平整，无疏松、浮浆以及蜂窝等，必要时可用砂轮清除疏松物和杂物，且不应有残留的粉末或粉屑。测区宜在构件范围内均匀分布，测区间距不应大于2cm，离构件离构件边缘不宜大于50cm、小于20cm。
1.2 超声法
检测原理：依据超声仪产生高压电脉冲激励发声脉冲传入混射换能器内的压电晶体获得高频声脉冲。商品混凝土介质中，由接受换能器接收通过商品混凝土传来的声信号，测出超声波在商品混凝土中传播的时间和距离，算出超声波在商品混凝土中的传播速度。利用仪器的数据处理及相关的分析软件对接收信号的各种声参数进行综合分析以评估商品混凝土构件的强度、缺陷等。
超声波法：超声检测指向性好、传播能量大、对各种材料的穿透力较强、适应性强、检测灵敏度高、对人体无害、成本低廉等诸多优点得到广泛应用，是无损检测中发展最快、应用最广泛的检测技术，占有非常重要的地位。缺点：由于商品混凝土本身结构复杂人们目前对超声波在其中的传播特点了解仍然十分肤浅，尤其是许多传播规律往往随着超声波频率、料粒径、率等因素的变化而变化，因而在进行超声检测时，对现象的解释难免出现谬误，且会影响到测试结果的准确分析。
1.3 超声波回弹综合法
超声回弹综合法是采用超声仪和回弹仪，在结构商品混凝土同测区分别测量声时值及回弹值。回弹值用于反应商品混凝土结构表面的情况，超声波在介质中传播的速度反映了结构的力学特征，通过所测力学特性反映商品混凝土的强度及内部质量情况。优点：既能反应商品混凝土的表层状态，也可以反应商品混凝土的内部构造情况，并且可以抵消部分影响强度和物理量相关关系的因素，可比较准确地反应商品混凝土的强度情况。缺点：检测精度仍然是至关重要的问题，所以测试精度还有待更进一步提高。
1.4 钻芯法
钻芯法检测结构实体商品混凝土强度是使用专用钻芯机直接从结构上钻以芯样，并根据芯样的抗压强度推定结构商品混凝土立方体抗压强度的一种半破损现场检测方法。钻芯法直接可靠，并能较好地反映商品混凝土实际状况，同时可以比较准确地测定其强度。此外，从芯样可以直接观察到局部商品混凝土的内部情况，例如骨料的组成等。但由于钻芯法对结构具有一定的破损性，其代表性的取芯位置的确定、取芯的数量在结构实体商品混凝土强度检测中受到了很大的限制；另外，其测试费用也较高，一般不宜把钻芯法作为经常性的、大量使用。
1.5 拔出法
拔出法是一种半破损检测方法，根据测试结构商品混凝土中锚固件被拔出时的拉力，确定商品混凝土的拔出强度，据以推算混凝来土的立方体抗压强度。一般分为预埋拔出法与后装拔出法种。预埋拔出法是在商品混凝土表层一定距离处预先埋入一个锚固件，商品混凝土硬化以后，过锚固件施加拔出力以获得商品混凝土的推定强度。后装拔出法，是在硬化商品混凝土上钻孔、磨槽、安装锚固件后用拔出法做拔出实验，根据测定的抗拔力检测商品混凝土抗压强度的微破损方法。预埋拔出法：现场应用方便，试验费用低廉，尤其适用于商品混凝土质量现场控制。后装拔出法：由于对商品混凝土被拔出时的破坏机理的研究尚存在一定的分歧，受到商品混凝土骨料、商品混凝土内部缺陷和钢筋间距以及现场操作过程中人为因素的影响等，因此要建立拉拔强度与商品混凝土抗压强度之间的稳定关系还是有尚待理论与实践上的突破。
