对超声无损检测中的导波技术相关思考
摘要：与常规超声检测相比，超声导波技术具有优点，如检测效率高、光谱宽、传播路径长等等。现阶段，超声导波技术在无损检测中得到了广泛应用，并且技术逐渐成熟，一些科学家已经开始在其他领域开展相关的探索工作。开始。本文将对超声波在无损检测中的应用与常规超声进行比较，并对该技术的应用前景进行了展望。
关键词：超声导波；无损检测；管道；在线测量
近二十年来，人们对管道、实心圆柱体和复合材料板中的超声波进行了研究。其中最成熟的研究是在管道中传播的超声波。国外对超声导波的研究和应用较早，有较为完整的理论指导。本文直观地介绍了超声导波的色散现象和数学模型科研成果可供对超声波感兴趣的研究人员参考。
1 超声导波的色散和多模特性
纵波和推力波等于群速度，即频率相关的波速特性被描述为色散特性。多模性是指在同一频率下，某一特定波导中可能产生不同的波导模式，并且随着时间的推移，波导中的模式数会增加。增加频率。
色散曲线描述了电介质的倍频特性，以及各种工作条件下控制的波的速度和阻尼。根据频率散射曲线的信息，可以选择介质中的通道传导模式，进而找到具体的导波检测模式。最常用的方法是有限元法和半有限元分析法。最后在频率范围内进行单元分析。半解析有限元法是以有限元分析为基础的。本文采用解析解进行波扫描，有限元法用于波导方向的扫描，在分析极限元和极限元的基础上，发展了比例极限元法，并将其应用于轴的离散分析。利用ANSYS、COMSOL和ABAQUS等不规则截面结构仿真软件可以对单波导结构进行分析。该程序还可以直接绘制色散曲线。 2 超声导波与无损探伤 2.1 超声导波检测原理
超声波控制波具有减少倍增的优点，可用于远程和大规模的故障检测。与传统的超声波检测方法相比，超声波检测方法更为准确，超声波传播有两个明显的优势：管端的传导范围广、特异性强，能够通过波分量10m左右。第二，范围很广。导电波的传播是所有粒子在声场可以覆盖整个星期三的环境中振动的结果。基于这两个优点，如果在管道的一端激励一个可调的波信号，它可以在距离另一端10m的地方接收传输过程中的所有介质信息信号。 2.2 超声导波的激励与接收 2.2.1 压电式传感器
导波结构中超声导波激励的实质是通过耦合或干耦合的方式直接或间接地振动到工件上。利用压电材料的压电效应，可以制作出不同形状和尺寸的传感器，如：压电板、压电角钳、凸轮传感器等。
压电板是激发导波的最基本元件。如图4所示，它是一个在超声波检测中具有单边振动的压电板。当用压电传感器激励管道中的导波时，通常沿管道的周长布置成对称的传感器射线来激励超声导波（纵模和扭转对称）。
图4 压电式传感器
根据Snell定律），根据这一原理，导电介质在冲击波作用下有不同的模态。在实际应用中，通常采用压电倾斜探头形成光栅来激发导波。对梳齿板传感器的特性进行了分析，为进一步的应用奠定了基础。它的特点是传感器之间的间隔等于激励模块波的波长。在速度与相位信号的关系下，由于波的相干效应，波长等于模块导波距离之和，其他模块消失，激发所需的单模波。
2.2.2 电磁式传感器
这种传感器通常由极化磁铁、线圈和样品组成。基于洛仑兹力的电磁传感器适用于非金属样品，与铁磁性材料相比，磁致伸缩传感器是主要的传感器。电磁式传感器具有的优点包括了可以快速、非接触的测量，无需粘合剂，刺激高强度超声波的传输，但对可检测物体的要求有限。大连海洋大学李松松完成了多模块管式电磁传感器的设计，对基于洛伦兹的电磁传感器和磁致伸缩系统进行了研究。讨论了激励线圈的形状和波形，电磁传感器可以接收、放大和采集。电磁传感器的分辨率为1mm，检测精度高达80%。基于磁致伸缩效应，该传感器的功率高于洛伦兹功率传感器，与洛伦兹功率传感器相比可以激活。 2.3 信号检测与处理方法
为了使控制波聚焦在缺陷上，提高误差检测的灵敏度，相位场法也是一种有效的方法。相位射线法的优点是可以补偿单个感观激励导波的局限性。在二十世纪末，通过控制几个激发单元的相位和振幅，控制波的选择、能量聚焦和信号的亮度可以得到改善。兰姆波以均匀球面梳状传感器为基础，并采取两种方法证明了控制刺激可以改善误差。在国内，基于交错阵列的超声控制波检测方法也进行了详细的研究。孙亚杰等人利用相控阵在一个方向上激发导波并接收。王维斌等建议采用相位射线控制长波探头激发高性能波，并对罐底板进行检测。 结束语
总的来说，超声波技术是一种比较新的无损控制技术，同时也是研究者的重要课题之一。现阶段，超声波检测具有的局限性较大，但是与传统超声波检测的情况下，还具备着一定的优势，更重要的是超声波在超声波中的应用。这种传输特性可以用来监测大导体环境中的结构缺陷。 参考文献：
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