1 中国石油大学（北京），北京02249
2 中国石油天然气股份有限公司安全环保技术研究院，北京1000
3 重庆大学 光电工程学院 光电技术及系统教育部重点实验室，重庆400044
The method of inspecting and evaluating an oil storage tank currently focuses on the bottom and outer wall of the tank， and the roof the tank does not typically receive sufficient attention. However， the complicated structure and the unique physical and chemical environment lead to corrosion of the roof， which in severe cases may result in sudden failure or fire. Estimating the extent of corrosion of a tank roof is therefore of great significance. A new method based on the Lamb-wave reflection/transmission amplitude ratio is proposed to evaluate the corrosion depth. By analyzing the nonlinear modulation of guided waves in corroded materials， the relationship between corrosion depth and the reflected and transmitted wave amplitudes is obtained. Then， using the attenuation characteristics of guided waves， a theoretical expression for the ratio of reflected and transmitted signal amplitudes is derived. Numerical analysis and electrochemical corrosion experiments verified the relationship between the corrosion depth and the amplitude ratio. Using realistic experimental parameters and assuming a plate thickness of 3 mm， it is noted that guided wave attenuation factors （
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are capable of distinguishing the degree （i.e.， depth） of corrosion. A practical test was conducted at a petrochemical facility； an ultrasonic guided wave categorization of corrosion into three grades， namely， slight， medium， and severe， was successfully correlated with the observed degrees of corrosion. This method can therefore effectively measure the corrosion defect depth and can provide guidance for evaluating the degree of corrosion defects affecting plate structures.
1 中北大学电气与控制工程学院, 山西 太原 030051
2 中北大学电子测试技术重点实验室, 山西 太原 030051
为解决激光超声技术对现代工业中零部件缺陷的快速分析、检测的问题, 本文经多次试验提取了不同缺陷深度下超声表面波信号, 并对信号进行截取、去噪、平滑等预处理; 通过HHT对预处理后反射回波信号的计算分析, 获取不同缺陷深度的反射回波的各阶IMF以及Hilbert能量谱和Hilbert边际谱, 并从中对信号的时频域特征信息进行提取分析。结果表明: 缺陷的加深使得相邻波峰波谷的最大倾斜率逐渐减小, 信号的IMF2分量的中心频率及能量随之呈增长趋势, 信号低频部分能量呈指数增长, 对总能量贡献率增大, 信号的幅频波动变得平稳, 收敛频率减小, 信号的幅频收敛性变得更好。
时频特征 缺陷深度 最大倾斜率 能量贡献率 幅频收敛性 HHT HHT defect depth time-frequency feature maximum tilt rate energy contribution rate amplitude-frequency convergence
昆明理工大学信息工程与自动化学院, 云南 昆明 650500
针对管道内壁缺陷深度检测的问题,建立了一种基于电涡流主动热激励的红外热成像管道缺陷深度检测方法。阐述了红外热成像管道缺陷深度检测的机理,针对埋地管道检测对热激励的特殊要求,设计了参数可调控的电涡流热激励实验装置,按照管道内壁形状制作了检测试件,通过基于电涡流的主动热激励实验,分析了谐振频率、提离高度、输入电功率这3个重要参数对热激励效率的影响,并得出它们的优化值。在此基础上,对预先设计带有不同深度缺陷的检测试件进行主动热激励,并获取其红外热图像,通过分析热图像数据发现,缺陷与非缺陷区域间灰度均值的差值随缺陷深度的变化而变化,一在定条件下二者呈单值对应关系,且具有较好的线性度。利用这一规律,通过实验数据拟合建立了槽形缺陷和圆形缺陷的深度检测模型,实验测试显示所建立的模型具有一定的检测精度。研究结果表明:在优化的电涡流主动热激励条件下,可以通过红外热图像计算出缺陷深度,所提出的基于电涡流主动热激励的红外热成像管道缺陷深度检测方法具有可行性。
测量 无损检测 缺陷深度 红外热成像 管道检测 电涡流 热激励
为了改进传统脉冲相位检测法在缺陷深度检测中存在的不足，提出了利用检测表面相位信息来进行缺陷深度反演识别的方法，研究了初始假设、窗口时间以及测温误差对缺陷深度识别的影响。研究结果表明在无测温误差时，在不同初始假设、缺陷深度和窗口时间下，缺陷深度都准确的识别；识别精度会随随机误差的增大而减小而均匀误差不改变识别精度，并且在较大的随机误差下仍有较好的识别精度，表明了利用检测表面相位进行缺陷深度反演辨识的可行性。
脉冲相位 无损检测 缺陷深度 反演识别 L-M 算法 pulsed phase non-destructive testing defect depth inversion identification Levenberg-Marquardt algorithm
1 School of Computer Science and Control Engineering, North University of China, Taiyuan 030051, China
2 National Key Laboratory for Electronic Measurement Technology, Taiyuan 030051, China
1 中北大学计算机与控制工程学院，太原 030051
2 中北大学电子测试技术重点实验室，太原 030051
为了解决航空发动机原位裂纹的快速检测问题，得到特征信息与缺陷深度之间的关系，本文通过实验室已搭建的实验平台，使用激光器在一系列不同深度缺陷的航空铝板上激发激光超声信号，对收集到的信号进行小波去噪，通过小波包研究去噪后的反射回波信号的频带能量分布特征。结果表明：反射回波信号的能量主要集中于S80～S87频带；当缺陷深度为0.2 mm至0.4 mm时，能量主要集中在相邻的两个频带上；当缺陷深度为0.5 mm至0.7 mm时，能量主要集中在相间的两个频带上。该分析方法为超声信号定量表征表面微缺陷提供了一种思路，为今后从频带能量方面分析裂纹深度奠定了一定的基础。
激光超声 小波包分解 频带能量 反射回波 缺陷深度 laser ultrasonic wave packet decomposition band energy reflection echo defect depth
1 中国科学院上海光学精密机械研究所 高功率激光物理联合实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 上海科技大学 物质科学与技术学院, 上海 201210
基于印压断裂力学理论分析了磷酸二氢钾晶体表面缺陷面积与中位裂纹深度的关系.在刀具参量和主轴转数一定的情况下, 采用不同切削深度和进给速率对磷酸二氢钾晶体进行单点金刚石飞切加工实验, 并计算晶体表面单位面积缺陷的占比系数.实验结果表明, 晶体表面缺陷深度与面积占比系数成正相关, 与理论分析结果相符, 进而提出了利用计算晶体表面缺陷占比系数估测缺陷深度的方法.最后基于该方法得到高效率切削步骤, 并加工获得了表面粗糙度算术平均值优于5 nm的超光滑晶体表面.
非线性光学 缺陷深度估测 飞切加工 磷酸二氢钾晶体 高效率切削 Nonlinear optics Defect depth estimation Fly-cutting processing Potassium dihydrogen phosphate crystals High efficiency cutting
曾智 1,2,2,3,4,*陶宁 1,2,2,3冯立春 1,2,2,3张存林 1,2,2,3
1 首都师范大学物理系， 北京市太赫兹波谱与成像重点实验室
2 北京 100048
3 首都师范大学物理系， 太赫兹光电子学教育部重点实验室
4 重庆师范大学物理与电子工程学院， 重庆 400047
以表面阳极化处理后的铝和玻璃钢材料为例，在其背面加工6个不同深度的平底楔形槽。采用脉冲红外热波技术作为实验方案，提取所获得的热图序列楔形槽内不同缺陷宽深比(RDSD)的热波降温数据，来近似模拟相同深度缺陷受到不同程度的三维热扩散的影响。基于一维热传导模型分析了几种方法的测厚原理，并对所提取热波数据进行计算，比较了相同缺陷深度不同缺陷尺寸对缺陷深度测量的影响规律。结果表明各方法所对应特征时间随RDSD系数增大而近似线性增大，且深度更大或被测件热扩散系数更小时其斜率更大。
脉冲红外热波 缺陷深度 缺陷宽深比 三维热扩散 中国激光
2011, 38(s1): s108005
1 哈尔滨工业大学 机电工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001
2 哈尔滨工业大学 电气工程及自动化学院，黑龙江 哈尔滨 150001
研究了红外锁相法热波检测技术的原理、缺陷深度测量及在蜂窝夹层结构及焊接构件检测中的应用。建立了二维热传导有限差分模型，采用该模型计算了强度按正弦规律变化的热流引起试件表面温度变化的历程，基于锁相法提取了有缺陷与无缺陷处的准稳态温度变化，并计算了二者的相位差。然后，建立了热波在试件中传导的热-电等效模型，利用该模型对红外锁相法热波检测技术进行了仿真研究，得到了缺陷深度和反射热波与入射热波相位差之间的关系。最后，采用红外锁相法热波检测技术对模拟缺陷的蜂窝夹层结构试件和实际焊接构件进行了无损检测试验。结果显示，有限差分模型和热-电等效模型计算有缺陷与无缺陷处的相位差与试验结果基本一致，偏差<5%，表明采用红外锁相法热波检测技术能够快速、准确地获得缺陷大小、位置等，该技术也适用于有复杂曲面结构的构件。
锁相法热成像 热波检测 缺陷深度 有限差分方法 热-电等效模型 lock-in thermography thermal wave detection Finite Difference Method(FDM) defect depth thermal-electronic equivalence modeling
