導(dǎo)波原理與方法

導(dǎo)波檢測(cè)概述

導(dǎo)波檢測(cè)原理:

盡管導(dǎo)波檢測(cè)通常被認(rèn)為是超聲導(dǎo)波檢測(cè)或遠(yuǎn)程超聲波檢測(cè)，但是從根本上它與傳統(tǒng)的超聲波檢測(cè)并不相同;與傳統(tǒng)超聲波檢測(cè)相比，導(dǎo)波檢測(cè)使用非常低頻的超聲波，通常在10~100千赫。有時(shí)也使用更高的頻率，但是探測(cè)距離會(huì)明顯減少。另外，導(dǎo)波的物理原理比體積型波更加復(fù)雜。很多理論在其他個(gè)別的文章中有所闡述，這里將更多的討論導(dǎo)波檢測(cè)的實(shí)踐。

導(dǎo)波檢測(cè)技術(shù)歷史

對(duì)于導(dǎo)波在結(jié)構(gòu)中傳播的研究可以追溯到20世紀(jì)20年代(1920s);主要啟蒙于地震學(xué)領(lǐng)域。從那以后，開始致力于導(dǎo)波在圓柱狀結(jié)構(gòu)的傳播方面的分析研究;在20世紀(jì)90年代(1990s)早期，導(dǎo)波檢測(cè)被認(rèn)為僅僅是應(yīng)用于工程結(jié)構(gòu)的無損檢測(cè)方法。如今，導(dǎo)波檢測(cè)作為完整健康監(jiān)測(cè)計(jì)劃應(yīng)用于石油產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。

導(dǎo)波檢測(cè)技術(shù)如何應(yīng)用(管道檢測(cè))

與傳統(tǒng)的超聲波不同;有多種導(dǎo)波模式用于管道幾何學(xué)，通常歸類為三組，分別是扭轉(zhuǎn)模式、縱向模式和彎曲模式。這些波型模式的聲學(xué)性能是管道幾何學(xué)、材料和頻率的函數(shù)。通常通過典型的圖表分布曲線的數(shù)學(xué)模式來預(yù)測(cè)波型模式的性能。

管道的導(dǎo)波測(cè)試，低頻率傳感器陣列覆蓋管道的整個(gè)圓周，產(chǎn)生的軸向均勻的波沿著管道上的傳感器陣列的前后方向傳播。扭轉(zhuǎn)波模式是最常使用的，縱向模態(tài)的使用有所限制。設(shè)備運(yùn)用傳感器陣列的脈沖設(shè)置激發(fā)和探測(cè)信號(hào)。

在管道橫截面變化或局部變化的地方會(huì)產(chǎn)生回波，基于回波到達(dá)的時(shí)間，通過特定頻率下導(dǎo)波的傳播速度，能準(zhǔn)確地計(jì)算出該回波起源與傳感器陣列位置間的距離。導(dǎo)波檢測(cè)使用距離波幅曲線修正衰減和波幅下降來預(yù)計(jì)從某一距離反射回的橫截面變化。距離波幅曲線通常通過一系列已知的反射體信號(hào)波幅例如焊縫進(jìn)行校準(zhǔn)。

一旦設(shè)置好距離波幅曲線，信號(hào)振幅和缺陷橫截面變化能較好地關(guān)聯(lián)。導(dǎo)波檢測(cè)不能直接地測(cè)量剩余的壁厚，但是它可以將缺陷嚴(yán)重程度分成幾種類別。這樣操作的其中一個(gè)原理是通過激發(fā)信號(hào)開啟模式轉(zhuǎn)換，軸對(duì)稱導(dǎo)波模式的部分能量轉(zhuǎn)換成彎曲模式。模式轉(zhuǎn)換的總量可精準(zhǔn)地預(yù)計(jì)缺陷在圓周范圍的分布，再參考橫截面的變化量，操作人員就可以進(jìn)行嚴(yán)重程度分類。

導(dǎo)波檢測(cè)的典型結(jié)果是通過A掃的方式顯示反射波幅與傳感器基陣位置的距離。在過去的幾年里，一些先進(jìn)的系統(tǒng)已經(jīng)開始提供C掃的結(jié)果，可以很容易地解讀每一個(gè)特征的走向。在檢驗(yàn)大型管道時(shí)，這顯然非常有用。

特征

優(yōu)勢(shì)

1. 長(zhǎng)距離檢驗(yàn)----能達(dá)到上百米 的檢驗(yàn)距離

2. 接觸受限----對(duì)保溫管，能夠最小限度地移除保溫層;對(duì)管道支撐下的腐蝕，無需升起管道;對(duì)高空的檢驗(yàn)，腳手架的需求能簡(jiǎn)化到最低限度;可檢驗(yàn)穿越公路的埋地管道;

3. 數(shù)據(jù)能被完全記錄;

4. 完整的自動(dòng)化數(shù)據(jù)收集。

劣勢(shì)

1. 數(shù)據(jù)的解釋高度依賴于操作人員;

2. 很難發(fā)現(xiàn)小的點(diǎn)蝕缺陷;

3. 對(duì)緊挨附件的檢驗(yàn)區(qū)域，效率不高。