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一种定征固体板表面性质的兰姆波方法
发布时间:2011-9-5   浏览次数:3056次

一种定征固体板表面性质的兰姆波方法

邓明晰*

(后勤工程学院,重庆,400016)

摘要 基于Ritec-SNAP系统建立了兰姆波实验系统分析了用兰姆波幅频特性定征固体板表面性质的可行性。实验结果表明,用高阶、多模兰姆波的幅频特性可准确定征固体板表面性质的变化。

关键词 固体板,兰姆波,幅频特性

Characterization of surfaces of solid plates using a Lamb wave approach

Deng Mingxi

(Logistics Engineering University, Chongqing, 400016)

Abstract On the basis of Ritec-Snap measurement system, the experimental set-up using a Lamb wave approach has been established. This paper analyzes the feasibility of using the amplitude-frequency characteristics of Lamb waves to characterize the surfaces of solid plates. The experimental results show that the amplitude-frequency characteristics of high-order, multimode Lamb waves can be used to effectively characterize the changes in properties of surfaces of solid plates.

Key words  Solid plates, Lamb waves, Amplitude-frequency characteristics

1 引 言

实际中广泛采用的固体板结构,因腐蚀或其他原因其表面性质将发生变化。对于不能直接观察固体板表面性质发生变化的场合(例如储油罐内壁或压力容器内壁等),研究实用的可准确定征表面性质的检测方法非常重要。一般说来,固体板结构的厚度相对较小,传统的超声回波法的使用受到限制;另一方面,表面性质的变化难以对回波信号产生有效的影响。近年来,兰姆波作为一种有效手段在固体板结构的无损检测方面得到广泛应用。因兰姆波具有多模及频散特性,在检测灵敏度和检测速度方面,兰姆波检测方法比超声回波法更具优势[1]。文献[2]的结果表明,通过测量兰姆波的频散关系可对表面涂层的性质进行有效表征。事实上,固体板表面性质的变化可以等效为一个表面附着层在厚度、密度、弹性常数及界面粘附性质等方面发生了变化,这些诸多因素均将对兰姆波的传播性质产生影响。

从实际应用角度考虑,用斜劈超声换能器可以在固体板的一侧(例如压力容器壁的外表面)激发和接收兰姆波,从而对固体板另一侧(例如压力容器壁的内表面)的性质进行定征。固体板表面性质的变化将影响兰姆波的相速度、振幅和衰减等,此外还可影响到多个兰姆波模式之间的相互转换。鉴于影响表面性质的因素较多,通过兰姆波的频散关系来全面反演表面性质的有关参数是困难的。一般情况下,可将表面性质发生变化前后的兰姆波频散特性进行对比,从而确定出表面性质的变化程度。应注意的是,表面性质对不同兰姆波模式的频散特性、振幅和衰减的影响程度是不一样的,挑选适当的兰姆波模式甚为重要[1-4]。从实际应用角度考虑,测量兰姆波频散曲线的过程比较复杂,现场不易操作,而测量兰姆波的幅频特性较为便捷。本文首先简要分析了表面性质变化对兰姆波幅频特性可能产生的影响,论述了用多模兰姆波幅频特性来表征固体板表面性质的可行性;基于Ritec-Snap系统[5]建立了兰姆波实验系统,在此基础上实验研究了固体板表面性质发生变化时相应的兰姆波幅频特性。本文实验结果表明,用高阶、多模兰姆波的幅频特性可有效定征固体板的表面性质。

 

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