旋转机械的特性决定了其在运行中可能会出现碰摩故障并且不易停机检修,所以旋转机械的碰摩定位是一个亟需解决的问题。针对此问题,提出了利用声发射信号特性的参数定位方法,并采用改进的聚类算法优化定位结果。该方法能够在旋转机械运行时进行检测,并且能够准确对碰摩源进行定位。试验结果表明,与时差定位算法相比,提出的方法可以更有效地分离出碰摩源,而且经过改进后的聚类算法运行速度更快。

利用拉伸试验机和超声应力检测仪,对水电机组蜗壳螺栓45钢进行轴向拉伸,测定其在拉伸过程中的应力值和对应的超声波纵波和横波的传播时间,获得超声波纵波与横波的声时比,即超声纵波与横波的波速比,建立弹性应力与超声波纵波与横波声时比之间的定量关系,为利用超声波实时测定螺栓弹性应力提供依据。结果表明,在45钢所承受的轴向弹性应力处于钢的弹性变形范围内时,超声波纵波与横波声时比与弹性应力之间呈线性关系,为σ=-50 249.8 S_l/S_t+90 536.1。通过实际测定应力值对超声波纵波与横波声时-应力模型测定出的应力值进行验证,结果表明,利用超声波纵波与横波测定的应力值与实际应力值之间的最大误差为2.36%,满足工程要求。

针对拉挤梁风电叶片相控阵超声检测时,信号受叶片特殊结构及材料各向异性影响出现数据信噪比低、缺陷识别困难的问题,通过分析叶片结构及其典型缺陷,明确相控阵超声图像信号与叶片结构的对应关系,并提出了高效、准确的数据分析流程。试验结果表明,该方法有助于提高风电行业数据分析工作的质量。

压力容器设备制造过程中,许多特殊对接焊缝结构难以使用常规的TOFD检测工艺对其进行体积性检测。针对一种不等厚度锥体与筒体优角对接环焊缝的TOFD检测进行分析研究,从TOFD基础理论、特殊试块设计制作、TOFD扫描计划编制、检测验证以及最终检测结果进行了介绍,结果表明,该检测方法可应用于工程实践。

空洞、分层是钎焊接头中常见的缺陷,其面积大小对钎焊接头的质量会产生很大影响。为了能够准确、高效地计算缺陷面积,提出了一种缺陷识别算法,对缺陷进行标记。首先采用超声显微检测技术对钎焊工件进行检测,生成超声C扫描图像;然后采用基于阈值的图像分割方法对C扫描图像进行二值化处理,最后利用缺陷识别算法标记缺陷和计算缺陷面积,提高了工件缺陷检测的准确率和效率。

针对超声导波相控阵方法中相位控制参数缺少距离和频率变量的不足,提出了多阵列超声导波频相联控激励下复合材料损伤聚焦成像方法。相比于标准的超声导波相控阵技术,该方法通过在各阵元上设置不同的激励频率,实现了在复合材料板上对点的角度-距离聚焦扫查和损伤定位。首先,建立了多阵列超声导波频相联控激励聚焦信号模型;其次,设计了一种分布式多输入多输出(MIMO)线性阵列,对监测区域逐点聚焦扫查,并建立阵列超声导波损伤回波接收,运用多重信号分类(MUSIC)方法,实现复合材料损伤成像。玻璃纤维板的仿真和试验结果表明,该方法对复合材料具有较好的聚焦性能,较高的损伤成像和定位精度。

基于声发射(AE)信号和计算机断层扫描(CT)成像技术,开展了高温复合材料的内部损伤状态分析。通过声发射技术获得复合材料损伤时的宏观应力波信号,分析得到声发射信号的频率等波形特征参数;通过计算机断层扫描得到复合材料结构内部微细观三维损伤图像,判断存在的损伤类型。结果表明,不同工艺陶瓷基高温复合材料在拉伸载荷下,内部会产生不同类型的损伤,纤维束与基体之间的脱黏开裂所对应的声发射信号特征频率为44 kHz,基体失效的特征频率为150 kHz,纤维束断裂损伤的特征频率为250 kHz。

针对高温环境钛合金损伤在役监测需要,提出了采用声发射技术对其进行实时动态监测。通过模拟真实机匣内高温环境,对TA15钛合金进行高温拉伸损伤力学声发射监测试验。确定了钛合金为波导杆的材料,将焊接了波导杆的钛合金试件进行不同拉伸速率下的高温拉伸试验。试验结果表明,不同温度下TA15钛合金的力学性能呈现有规律的变化,声发射技术可以成功地监测和表征钛合金的损伤演变,计数能够明显地反映出高温下拉伸试验的不同力学阶段。

为了保证螺栓处于稳定的连接状态,螺栓上需要施加一定大小的紧固力。现阶段,在役螺栓紧固力的测量仍是一个技术难题。提出了利用超声横波、纵波的双波声时比值法测量螺栓紧固力,并进行了测量验证,结果表明:双波法有较高的检测精度。研究了影响双波法测试精度的因素,提出了温度修正系数以补偿温度对螺栓紧固力测量的影响。该方法实现了在役螺栓紧固力的测量,具有较高的工程应用价值。

为满足工业化生产集料含水率的检测需求,基于微波透射和多元线性回归模型理论构建分析模型,对其显著性及检测结果可靠性进行了研究,建立了对比偏差及其均方根误差、标准差、变异系数评价指标以表征0~4. 75 mm,4. 75~16. 00 mm,16. 00~31. 50 mm不同粒径范围集料含水率离线与在线检测结果的重复性和检测精度。结果表明:多元线性回归分析模型拟合优度较高,离线与在线检测数据对比偏差范围为±0. 3%,均方根误差为0. 148%,0. 130%,0. 147%,检测结果高度契合,满足工程检测需求。

针对超声自动C扫描系统检测过程中的超声A扫描信号闸门调节展开研究,提出了一种适用于变厚度工件的多闸门动态跟踪方法。其基本原理是在变厚度工件的上下表面回波之间设置检测闸门,同时跟踪上表面回波与底面回波,改善脉冲反射法检测过程中变厚度工件上表面或底面的界面变化导致的回波位置变动现象,降低干扰波影响,将闸门记录的有效数据最大化。最后,通过对含有人工缺陷的变厚度不锈钢板的水浸超声检测,验证了多闸门动态跟踪方法的可行性。

为提高常规EMAT(电磁超声)换能器效率,设计一种新型偏置磁场EMAT换能器。利用有限元软件建立EMAT激励表面波的二维仿真模型,对比分析常规和偏置EMAT对激励表面波的影响。最后设计正交试验研究磁铁高度、磁铁宽度、线圈高度、线圈宽度和线圈提离对偏置EMAT激励表面波的影响规律,并通过试验验证了其准确性,此外还研究了偏置磁铁对接收EMAT的影响。结果表明,偏置EMAT换能器激励的表面波幅值比常规EMAT的提高了51%,并且该方法不会在频域信息上发生主频分叉畸变问题,采用偏置EMAT接收的信号幅值比常规EMAT的提高了38%,偏置EMAT能有效提高检测灵敏度。

焊缝广泛存在于工业现场,基于X射线检测的焊缝质量检测对维护生产生活的正常运行至关重要。然而,高质量的X射线检测图像比特数高,因此,焊缝图像处理系统存在读取缓慢、功耗高和实时性差等问题。提出了一种基于沃尔什-哈达玛变换的焊缝X射线图像压缩方法。该方法基于沃尔什-哈达玛变换的能量集中性质实现图像优化,保留焊缝图像的重点特征边界;利用量子粒子群算法实现对焊缝图像沃尔什-哈达玛变换的压缩参数自适应寻优。实际生产现场图像的验证结果表明压缩图像大小为原图像的十分之一时,所提方法能最大程度地保留焊缝特征与图像质量,能提高基于X射线图像的焊缝检测效率。

电磁无损检测技术是实现钢丝绳状态监测的重要方法。从钢丝绳的电磁检测方法、信号预处理、特征提取和定性判断及定量分析等4方面对钢丝绳电磁检测技术进行综述。概述了钢丝绳电磁检测技术的研究现状和相关进展;探讨了不同检测技术对钢丝绳缺陷检测的影响;并从信号处理角度分析了常用的降噪方法,特征提取算法和定性及定量分析方法,论述了股波、振动等噪声对钢丝绳缺陷信号的影响及对应的降噪方法;在对比特征提取算法优缺点的基础上给出了损伤定性判定及定量分析的有效方法。最后,探讨了钢丝绳电磁检测技术的不足和未来发展方向。