导波检测
超声导波检测技术的发展、应用与挑战
超声导波检测技术的发展、应用与挑战一、本文概述超声导波检测技术是一种先进的无损检测技术，通过利用超声波在材料内部传播的特性，实现对材料内部缺陷、损伤和性能变化的精确检测。
随着科技的进步和工业的发展，超声导波检测技术在诸多领域如航空航天、石油化工、医疗设备、交通运输等中发挥着日益重要的作用。
本文旨在全面概述超声导波检测技术的发展历程、应用领域以及当前面临的挑战，以期为未来该技术的研究与应用提供有价值的参考。
本文将回顾超声导波检测技术的起源与发展历程，介绍其基本原理和技术特点。
随后，将详细分析超声导波检测技术在不同领域的应用实例，包括材料质量检测、结构健康监测、故障诊断与预防等。
还将探讨超声导波检测技术在应用中遇到的主要挑战，如信号传输衰减、复杂结构检测、智能化和自动化程度不足等问题。
通过对超声导波检测技术的深入研究和综合分析，本文旨在为读者提供一个全面了解该技术的视角，并为该领域的未来发展提供有益的启示和建议。
二、超声导波检测技术的发展超声导波检测技术自其诞生以来，已经经历了数十年的技术发展与进步，其发展历程可以分为几个关键阶段。
早期阶段，超声导波检测主要依赖于传统的压电晶体作为换能器，信号处理和数据处理能力有限，因此其应用范围主要局限在一些简单的结构和材料检测中。
随着电子技术和信号处理技术的发展，超声导波检测逐渐引入了数字化信号处理技术，大大提高了信号的分辨率和抗干扰能力。
进入21世纪，随着计算机技术和大数据技术的飞速发展，超声导波检测开始进入智能化时代。
现代超声导波检测系统不仅能够实现实时数据采集、处理和分析，还能通过机器学习、深度学习等人工智能技术，对检测数据进行自动解读和预测。
各种新型的超声导波换能器、阵列探头等设备的出现，使得超声导波检测能够适用于更加复杂和精细的结构和材料检测。
在硬件技术发展的同时，超声导波检测的理论研究也在不断深入。
例如，对于超声导波在材料中的传播特性、散射机制、信号识别等方面的研究，为超声导波检测技术的应用提供了坚实的理论基础。
无损检测 超声导波检测 第1部分：总则-最新国标
目次3 术语和定义 ......................................................................... 1 1范围. (1)2规范性引用文件.....................................................................14 方法概要 (4)超声导波检测原理 (4)超声导波检测技术分类 (5)优点及特点 (5)局限性 (5)应用 ........................................................................... 5 5 安全要求 ........................................................................... 6 6 检测人员要求 ....................................................................... 6 7 检测工艺规程 .. (6)通用检测工艺规程 (6)检测作业指导书或工艺卡 (7)8 超声导波检测技术的选择 ............................................................. 7 9 检测设备和器材 (8)检测仪器系统构成 (8)超声导波传感器 (8)激励单元 (9)信号处理单元 (9)信号采集与分析软件 (9)试样 (9)检测设备的维护和校准 (10)10 检测程序 (11)检测前的准备 (11)导波检测模态与频率的选择 (11)距离-幅度曲线的绘制 (13)传感器的安装 (14)检测 (14)对比检测 (15)11 检测结果的评价和处理 (16)检测结果的分级 (16)不可接受信号的确定与处理 (16)12 检测记录与报告 (16)检测记录 (16)检测报告 (17)无损检测超声导波检测第1部分：总则1 范围本文件规定了超声导波对不同固体材料的结构件进行检测的一般原则。
超声导波检测技术的发展及应用
超声导波检测技术的发展及应用
超声导波检测技术始于20世纪40年代，当时主要应用于船舶工业中用于检测其中的结构缺陷。
之后随着科学技术的发展，超声导波检测技术逐渐应用于大型工程结构的健康监测工作中。
在20世纪70年代，随着计算机技术的发展，超声导波检测技术得到了进一步的发展，能够更准确地定位和识别缺陷。
1.全面性：超声导波检测技术可以同时监测结构中的多个位置，并可以检测不同尺寸和类型的缺陷。
2.远程性：超声导波可以在结构中传播较远的距离，可以覆盖大范围的结构。
3.高灵敏度：超声导波可以探测微小的缺陷，并可以提供更准确的缺陷信息。
4.实时性：超声导波检测技术具有实时监测的能力，能够在结构中的变化发生时及时做出反应。
1.钢铁结构的健康监测：超声导波检测技术可以对钢铁结构进行长期的健康监测，及时发现结构中的疲劳裂纹或其他缺陷，提前进行维修或更换。
2.桥梁结构的监测：超声导波检测技术可以对桥梁结构中的混凝土或钢材进行监测，及时发现结构中的隐患，保证桥梁的安全使用。
3.管道的缺陷检测：超声导波检测技术可以对管道中的腐蚀、裂纹等缺陷进行检测，提高管道的运行安全性。
4.风力发电机叶片的健康监测：超声导波检测技术可以对风力发电机
叶片进行监测，及时发现叶片中的损伤，保证发电机的正常运行。
总结
超声导波检测技术是一种应用十分广泛的无损检测技术，具有全面性、远程性、高灵敏度和实时性等优势，可以在工程领域中对结构进行健康监
测和缺陷检测。
随着科学技术的不断发展，相信超声导波检测技术将会得
到进一步的完善和应用。
导波检测
高频导波检测介绍一、检测原理导波是超声波的一类特殊应用，主要利用波长与声波角度、工件厚度的特殊关系，由多个不同类型的波组成波群，此波群中包括爬波、纵波、横波等，以及各波形在工件表面反射时相互转换所产生的变型波。
爬波系超声波以纵波临界角入射时所产生的一种波式，或称之为沿着次表面行进的纵波，不受表面污垢或耦合剂的影响。
单就爬波而言，无法满足无应力表面之边界条件，换言之，必同时存在其它的波式始能满足边界条件，因此当爬波前进时，会连续泄漏能量转换为横波，此称为头波。
图1 探头在临界角时所产生的爬波和头波示意图，由限定尺寸的探头所产生。
(C)为爬波，(H)为头波，(P)为纵波，(S)为横波由图1可以看到，导波波群中包括有爬波、头波、纵波、横波等多种型式的波形，由于头波和爬波的伴生关系，二者在工件内部共同存在。
由发射探头所送出之声波脉冲引起爬波之生成，爬波遂沿着表面前进，同时沿途泄漏出能量转换成头波；接收端接收到一连串的脉冲信号。
图2 导波信号中所包含的信号如图2所示，第一个信号系由原始爬波直接到达接收端，紧接着的信号是头波经过一个跨距后续以爬波的形式到达接收端，接下来是头波经过两个跨距后续以爬波的形式到达接收端，依序得到各个信号；对于信号群前面部份出现较密集的现象所提出的解释是，因探头除了产生爬波之外，亦含有其它的波型式，这些波型式复合在爬波的信号之中。
第一次爬波/头波叠加在一起仍一般相当微弱，然而显得大的波大多是直接到达接收探头，在信号的前半部分第一次爬波/头波与第一次少数头波/爬波叠加，信号的峰值比较紧密(图2)。
由于头波是非扩散的波阵面，因此头波传播时衰减比较小在信号的后半部分的显示信号比较高。
因此对于远距离检测时，主要利用头波型式对缺陷进行识别，且由于头波路径具有一定的角度，因此对工件表面裂纹、腐蚀等缺陷都有比较好的检测效果。
导波信号在工件中也会存在衰减，主要受距离、表面形状、材料晶粒度的影响较大，其受距离影响与普通超声波原理类似，由于波束的扩散会损失部分声能量，波群中的各波形之间的转换也会损失部分能量；其次，由于波群中的一些波的信号多次在工件表面反射，工件表面的耦合状况和平整度也会损失部分声能量；第三，材料晶粒也会由于漫反射而损失部分声能量。
超声导波检测仪操作说明
超声导波检测仪操作说明一、引言超声导波检测仪是一种用来检测结构材料中隐藏缺陷的设备。
它利用超声导波技术，能够穿过固体材料，通过接收信号来判断材料中是否存在缺陷。
本操作说明将详细介绍超声导波检测仪的操作步骤和注意事项。
二、操作步骤1. 准备阶段在开始操作之前，首先需要确保超声导波检测仪的电源已经连接并打开。
检查仪器是否处于正常工作状态。
2. 部件检查检查超声导波检测仪的探头是否连接稳固，无松动或损坏现象。
确保探头与被测材料之间没有任何障碍物。
3. 设置参数根据被测材料的类型和要求，设置超声导波检测仪的相关参数。
包括探头频率、脉冲重复频率、增益等。
根据需要，选择合适的模式和功能。
4. 放置探头将探头放置在被测材料的表面，并保持与材料垂直接触。
根据需要，可以使用耦合剂来提高波导的传感效果。
5. 开始检测启动超声导波检测仪，开始进行检测。
根据仪器显示的导波信号，观察和判断材料中是否存在缺陷。
6. 结果分析根据仪器显示的信号和声音反馈，判断被测材料中缺陷的位置、类型和严重程度。
根据结果做出相应的处理和判断。
三、注意事项1. 使用前请阅读使用手册并熟悉超声导波检测仪的功能和操作方法。
2. 操作过程中，请保持仪器和探头的清洁，避免污染和损坏。
3. 在操作过程中，应保持仪器稳定，避免碰撞和摔落。
4. 操作人员应穿戴个人防护设备，如手套、护目镜等。
5. 使用过程中，应随时注意仪器显示的数据和信号，及时发现问题并做出相应的调整。
6. 操作完毕后，及时关闭超声导波检测仪的电源，并进行清洁和保养。
四、维护保养定期进行超声导波检测仪的清洁和维护，保持仪器的正常工作状态。
1. 避免长时间放置在高温、潮湿等恶劣环境中。
2. 定期检查仪器和探头的连接是否稳固，如有松动或损坏，及时更换。
3. 清洁仪器时，使用柔软的布进行擦拭，避免使用有腐蚀性的化学溶剂。
4. 请勿私自拆卸或修复仪器，如发现故障，请及时联系售后服务。
五、总结超声导波检测仪是一种非常重要的结构材料缺陷检测设备。
导波检测技术介绍
肖雄 xx28@
1、导波的发展历史
国外起步较早，通过建立导波理论解释物理 现象，再应用到无损检测领域。 板波(Lamb)—管道导波 目前导波激励方法的研究更多集中在传感器 的选择上，其中以压电传感器最为普遍。此 外还有压电薄膜技术(PVDF)、磁致伸缩技 术和电磁(EMAT)技术
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若一个弹性半空间被平行于表面的另一个平面所截，从而 使其厚度方向成为有界的，这就构成了一个无限延伸的弹 性平板。位于板内的纵波、横波将会在两个平行的边界上 产生来回的反射而沿平行板面的方向行进，即平行的边界 制导超声波在板内传播。这样的一个系统称为平板超声波 导.在此板状波导中传播的超声波即所谓的板波。 板波是超声无损检测中最常用的一种导波形式，由20世纪 初究无限大板中正弦波问题而得名。除此之外，圆柱壳、 棒及层状的弹性体都是典型的波导。其共同特性是由两个 或更多的平行界面存在而引入一个或多个征尺寸〔如壁厚、 直径等)到问题中来。在波导中传播的超声波称为超声导波， 在圆柱和圆柱壳中传播的导波称为柱面导波。
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振动状态在介质 中的传播速度，是波上相位 固定的一点沿传播方向的传 播速度，它代表等相位点的 传播速度。 群速度：是指弹性波的包络 上具有某种特性(如幅值最大) 的点的传播速度，是波群的 能量传播速度。
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导波的多模态与频散现象
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管道导波检测示意图：
导波
管壁
导波 探头架
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缺陷
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超声导波检测常采用两种波形，即扭曲波和 纵波。采用扭曲波检测时，一般需用2排探 头，探头周向布置【探头晶片方向与轴向垂 直】，扭曲波在管子中是扭曲前进的，可以 认为是一个剪切波；采用纵波检测时，一般 需用4排探头，探头轴向布置【探头晶片方 向与轴向平行】，纵波在管子中是压缩延伸 运动，可以认为是一个压缩波（P波）。
导波检测文档
导波检测导波检测是一种用来识别和分析导波的技术，导波是指电磁波或声波在介质中沿着特定路径传播的现象。
在许多应用中，导波是一种非常重要的现象，因此准确地检测和分析导波对于理解和应用导波现象至关重要。
导波的定义和特点导波是指在某种介质中传播的波动，与在真空中自由传播的波动不同。
在介质中，由于介质的性质和形状，波动沿着特定的路径进行传播，这些路径被称为导波路径。
导波路径可以是平面、圆柱、光纤等不同的形状。
导波的特点包括：1.引导效应：导波的存在可以使波束在介质中传播，从而避免波束的扩散。
2.分离模式：根据导波的形状和介质的性质，可以有不同的导波模式，例如TE模式和TM模式。
3.反射和折射：导波在传播过程中会遇到介质的边界，从而发生反射和折射。
4.衍射和干涉：导波在遇到障碍物或交汇处时，会发生衍射和干涉现象。
导波检测的方法导波检测是通过不同的技术和方法来识别和分析导波现象。
下面介绍一些常用的导波检测方法：1. 光纤传感器光纤传感器是一种利用光纤作为传感器的载体来检测导波的方法。
光纤传感器可以根据导波路径的变化来测量或检测介质中的物理量，例如温度、压力、形变等。
光纤传感器的工作原理是利用光的传输特性。
当光波传播在光纤中时，波导效应使得光波只能沿着特定的路径传播。
当介质参数发生变化时，例如温度升高或形变产生，导波路径会发生变化，从而影响光波的传播速度和损耗。
通过测量光波的属性变化，可以获得导波的信息。
2. 音频检测在声波导波中，也可以使用声音传感器来检测导波。
声波导波检测可以用于声学传感、非破坏检测和结构健康监测等领域中。
音频检测的原理是利用声音波动在介质中的传播。
当声波传播在介质中时，由于介质的性质和形状的不同，声波沿着特定的路径传播，从而形成导波。
通过测量声波的特性和传播路径，可以获得导波的相关信息。
3. 电磁波检测电磁波检测是利用电磁波传播的特性来检测导波的方法。
电磁波检测可以用于电磁场传感、雷达测量、电磁波干涉等领域。
导波检测方案
导波检测方案导波检测是一种重要的技术，可以在光纤通信系统中用于探测光信号的传输效率和质量。
本文将介绍导波检测的原理、方法和应用，并设计了一个基于此方案的实验。
一、导波检测的原理导波检测是利用导波结构的光波导特性来实现信号的传输和检测。
光波导是一种将光束引导在其中传输的结构，可以有效地减少光的衰减和损耗。
在光纤通信系统中，光波导常常被用作信号的传输通道。
导波检测的原理是利用光波导中的光信号受到的传输损耗来检测信号的强度。
当光信号经过光波导时，会受到一定的衰减。
通过测量光信号的衰减程度，就可以得到信号的传输效率。
二、导波检测的方法1. 光功率检测法光功率检测法是导波检测的一种常用方法。
该方法通过测量光波导中的光功率来判断信号的强弱。
光功率通常是以dBm为单位进行测量的，可以通过光功率计来进行测量。
光功率检测法需要在光波导的起始端和终止端分别安装光功率计设备。
当光信号通过光波导传输时，光功率计会测量起始端和终止端的光功率差，并计算出信号的传输损耗。
2. 反射法反射法是另一种常用的导波检测方法。
该方法通过测量光信号在光波导中的反射程度来判断信号的强度。
反射程度通常是以dB为单位进行测量的，可以通过光反射计来进行测量。
反射法需要在光波导的终止端安装光反射计设备。
当光信号通过光波导传输到终止端时，部分光信号会发生反射。
光反射计会测量反射光信号的强度，并计算出信号的反射程度。
三、导波检测的应用导波检测在光纤通信系统中具有广泛的应用。
其中，最常见的应用是用于光纤网络的监测和性能评估。
在光纤网络中，导波检测可以用于判断信号的传输效率和质量。
通过监测光波导中的光功率和反射程度，可以及时发现信号传输中的问题，如光信号衰减、光波导损耗等，并及时采取措施进行修复。
导波检测还可以用于光纤网络的性能评估。
通过对光波导中光信号的传输损耗和反射程度进行测量，可以评估光纤网络的信号传输效率和质量，为网络的优化和升级提供依据。
四、基于导波检测的实验设计为了验证导波检测的有效性和可靠性，我们设计了一个基于导波检测的实验。
超声导波检测仪操作说明
超声导波检测仪操作说明操作说明：超声导波检测仪1.检查仪器：在使用超声导波检测仪之前，确保仪器外观完好无损，无任何明显的物理损坏。
检查电池电量是否充足，如需更换电池，请确保使用与原电池相同的型号。
2.打开仪器：按下电源按钮启动超声导波检测仪。
待仪器开机成功后，等待其进行初始化。
3.设置参数：根据实际需求，设置仪器的工作参数。
主要包括超声波频率、探头类型和工作模式。
根据被测样品的材料和尺寸，选择合适的超声波频率。
不同材料的探头类型也不同，根据被测样品的材料选择适当的探头。
工作模式有手动和自动两种选择，手动模式适用于需要手动控制探头移动的情况，自动模式适用于需要对大面积进行快速检测的情况。
4.校准仪器：在开始正式检测之前，需要校准超声导波检测仪，以保证测量的准确性。
具体校准方法可根据仪器说明书进行操作。
5.放置探头：将合适的探头放置在被测样品的表面。
确保探头与被测样品的表面紧密贴合，避免空气隙缝。
6.开始检测：启动超声导波检测仪，将探头开始移动。
可以选择手动控制探头移动，也可以选择自动模式进行大面积快速检测。
在移动过程中，仪器会通过超声波来探测被测样品内部的缺陷。
7.结果分析：当超声导波检测仪检测到问题（如缺陷、裂纹等）时，仪器会显示相关信息，如缺陷的位置、尺寸等。
根据检测结果，可以进行详细的数据分析和判断。
8.数据存储：超声导波检测仪通常具有数据存储功能，可以将检测结果保存在仪器内部的存储器中。
也可以将数据导出到计算机或其他外部设备进行后续处理和分析。
9.关机：当使用完毕时，按下电源按钮关闭超声导波检测仪。
注意及时断开仪器与被测样品之间的电源连接，避免电流对被测样品的损害。
10.保养和维护：定期对超声导波检测仪进行保养和维护，保持其性能稳定和可靠。
清洁仪器外观，避免灰尘和杂物堆积。
及时更换损坏的探头和电池。
以上即是超声导波检测仪的操作说明，希望能对用户正确使用该仪器起到指导作用。
在操作过程中，要根据仪器的说明书进行具体操作，并根据实际需求进行参数的设置和校准。
管道超声导波检验
目录
• 超声导波检验技术概述 • 管道超声导波检测系统组成 • 管道超声导波检测实验方法 • 管道超声导波检测结果分析 • 管道超声导波检测技术应用案例 • 挑战与展望
01
超声导波检验技术概述
超声导波基本原理
超声导波产生
通过特定频率的超声波在管道壁内激发导波，导 波沿管道传播。
信号特征提取方法
时域分析
通过提取信号的时域特征，如峰值、均值、方差等，来描述信号的 波形变化。
频域分析
将信号转换到频域，提取频谱特征，如主频、频带宽度等，以反映 信号的频率成分。
时频分析
结合时域和频域分析方法，提取信号的时频特征，如短时傅里叶变换、 小波变换等，以全面描述信号的时变特性。
缺陷识别与定位算法
管道变形监测
通过在工业管道上安装超声导波传感器，实时监测管道的变形情况，及时发现潜在的安全 隐患。
裂纹检测与评估
利用超声导波信号处理技术，对工业管道的裂纹进行精确检测和评估，为管道的维修和更 换提供依据。
提高管道运行安全性
通过定期对工业管道进行超声导波检测，及时发现并处理管道缺陷，提高管道运行的安全 性。
磁致伸缩传感器
基于磁致伸缩效应，实现声波的发射和接收 ，具有高灵敏度和宽频带响应。
光纤传感器
利用光纤传输超声信号，具有抗电磁干扰、 耐高温高压等优点。
信号发生与接收模块
信号发生器
产生特定频率和幅度的超 声导波信号，驱动传感器 进行发射。
信号放大器
对接收到的微弱超声信号 进行放大，提高信噪比。
滤波器
超声导波检测与其他无损检测技术的融合
将超声导波检测与其他无损检测技术（如射线检测、涡流检测等）相结合，实现优势互补，提高管道检 测的全面性和准确性。
工程类超声导波检测技术
应用范围：适用 于大型混凝土结 构、钢结构等建 筑结构的检测， 可检测结构内部 的裂纹、分层、
脱粘等损伤
优势与局限性：超 声导波检测具有非 接触、远距离检测 的特点，但信号传 播易受环境干扰， 需要结合其他检测 方法综合评估结构
状况
桥梁检测：利用超声导波检测桥梁的混凝土结构，确定损伤位置和程度。 管道检测：对石油、天然气等管道进行超声导波检测，检测管道的腐蚀、裂纹等缺陷。 隧道检测：利用超声导波对隧道进行无损检测，检测混凝土衬砌的损伤和裂纹情况。 桩基检测：对桩基进行超声导波检测，确定桩身的完整性及缺陷情况。
工程类超声导波检测 技术
汇报人：XX
目录
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超声导波检测技术概述
工程类超声导波检测技 术的基本原理
工程类超声导波检测 技术的设备和系统
工程类超声导波检测技 术的应用实例
工程类超声导波检测技术 的发展趋势和未来展望
添加章节标题
超声导波检测技术 概述
超声导波检测技术是一 种无损检测技术，利用 超声波在固体介质中传 播的特性进行检测。
维护保养：定期对 设备进行保养和维 护，保证设备的正 常运行和使用效果
安全防护：确保操作 人员在使用过程中采 取必要的安全防护措 施，防止设备故障或 意外事故的发生
工程类超声导波检 测技术的应用实例
检测原理：利用超声导波在管道中传播的特性，检测管道的缺陷和损伤 应用场景：石油、天然气等管道的检测 技术优势：高效、准确、无损，可实现长距离检测 实际案例：某石油公司采用超声导波技术检测管道，成功发现并避免了潜在的安全隐患
超声导波在物质中的传播 特性
超声导波与物质的相互作 用机制
超声导波在检测中的实际 应用
CSTM无损检测 导波检测 管道电磁超声导波检测编制说明
《无损检测导波检测管道电磁超声导波检测》团体标准编制说明一、工作简况（一）任务来源本标准经中国材料与试验团体标准委员会（以下简称：CSTM标准委员会）无损检测技术及设备领域委员会审查，CSTM标准委员会批准《无损检测导波检测管道电磁超声导波检测》立项，标准项目归口管理委员会为CSTM/FC94无损检测技术及设备领域委员会，标准计划编号为CSTM LX 9400 00672-2021,由中国特种设备检测研究院牵头承担《无损检测导波检测管道电磁超声导波检测》团体标准的制定工作。
（二）标准制定的背景和目的超声导波通常主要用于管道的中长距扫查，检测结果多以截面损失率的形式显示，无法给出缺陷的准确信息。
随着超声导波方向理论研究的深入，将超声导波用于局部区域的精细化检测逐渐成为现实。
高温管线在线不停机检测市场巨大，尤其是管道裂纹急需一种行之有效的检测方法，电磁超声管道类板波模态导波检测针对高温管道检测中急需解决的问题提出专门的检测方法，但整个超声导波检测领域尚无电磁超声管道类板波模态导波检测的相关标准，给该项技术的标准化推广及应用造成了诸多不便，实施检测后无法给企业出具具有标准依据的检测结果及结论，因此迫切需要制定电磁超声管道类板波模态导波检测标准，为该项技术在企业的实施提供依据。
本标准的制定将规范电磁超声管道导波检测，为电磁超声管道导波检测奠定规范性基础。
(三)工作主要过程按照中国材料与试验团体标准委员会标准制修订程序的要求，《无损检测导波检测管道电磁超声导波检测》团体标准的编制完成了以下工作：(1)起草阶段：2020年7月至2020年∏月，标准编制组对国内外超声导波检测现状与发展情况进行全面调研，广泛搜集和检索国内外的相关技术资料，查阅国内外的相关标准，于2020年12月底形成标准工作组讨论稿，提交中国材料与试验团体标准委员会无损检测技术及设备领域委员会(CSTM/FC94)秘书处。
2021年4月，中国材料与试验团体标准委员会无损检测技术及设备领域委员会(CSTM/FC94)在济南召开了2021年度标准立项论证会，对《无损检测导波检测管道电磁超声导波检测》申报标准进行立项论证和投票，根据投票结果, 本标准通过立项。
超声导波检测技术在压力管道检测中的应用研究
超声导波检测技术在压力管道检测中的应用研究超声导波检测技术是一种应用于结构健康监测和无损检测的有效手段。
通过在管道表面激发超声导波，可以对管道内部及周围的缺陷进行评估和检测，实现对管道的损伤和腐蚀程度进行实时监测。
因此，超声导波检测技术在压力管道检测中得到了广泛的应用。
本文将探讨超声导波检测技术在压力管道检测中的应用研究。
一、超声导波技术原理超声导波检测技术是通过在压力管道表面激发超声波，并通过接收器接收并分析超声波信号，从而实现对管道状态进行诊断。
在压力管道检测中，可以通过精确控制激发超声波的波长、频率和传播方向，来检测出管道中的各种缺陷和损伤，如管道内部的裂纹、腐蚀、磨损等。
超声导波技术根据超声波在不同介质中的传播特性和面对波的特性，可以分为纵波、横波和剪切波。
其中，纵波是波速最快的一种，它沿着管道的轴向传播，可用于检测管道内部的缺陷和腐蚀；横波是波速较慢的一种，它沿着管道的周向传播，可用于检测管道弯曲处的缺陷和损伤；剪切波也是一种周向传播的波，其传播速度介于纵波和横波之间，主要用于检测管道表面附着物和松动部分。
二、超声导波技术在压力管道检测中的应用1. 检测管道内部的裂纹和腐蚀在使用超声导波技术进行内部检测时，激发的超声波会沿着管道轴向传播，并通过管道内部存在的裂纹、腐蚀等缺陷时产生的反射和散射，形成不同的信号。
总的来说，由于缺陷处所引起的超声波的反射和散射等情况与管道本身的特性如弯曲、直径大小等关联较小，因此可以使用超声波检测技术来精确检测管道内部的裂纹和腐蚀。
特别是采用多通道捕获和分析技术，可以实现对管道整个截面的检测和分析。
2. 检测管道表面的附着物和松动处超声导波技术还可以用于检测管道表面的附着物和松动处。
在横波的传播过程中，其波形可以受到管道表面的附着物和松动处的影响。
因此，通过分析横波波形的特征，可以得出附着物或松动处的存在情况，从而及时进行处理和维护。
此外，由于横波能穿过附着物，因此超声导波技术还可以用于检测附着物和管道之间的空隙。
超声导波检测技术原理
超声导波检测技术超声导波（Ultrasonic Guided Wave）检测技术利用低频扭曲波（Torsinal Wave）或纵波（Longitudinal Wave）可对管路、管道进行长距离检测，包括对于地下埋管不开挖状态下的长距离检测。
超声导波（也称为制导波）的产生机理与薄板中的兰姆波激励机理相类似，也是由于在空间有限的介质内多次往复反射并进一步产生复杂的叠加干涉以及几何弥散形成的。
但是对于管道检测，在一般管壁厚度下要产生适当的波型，则需要使用比通常超声波探伤低得多的频率，导波通常使用的频率f＜100KHz，因此导波对单个缺陷的检出灵敏度与通常使用频率在MHz级别的超声检测相比是比较低的，但是导波检测的优点是能传播20~30米长距离而衰减很小，因此可在一个位置固定脉冲回波阵列就可做大范围的检测，特别适合于检测在役管道的内外壁腐蚀以及焊缝的危险性缺陷。
低频导波长距离超声检测法用于管道在役状态的快速检测，内外壁腐蚀可一次探测到，也能检出管子断面的平面状缺陷。
超声导波应用的主要波型包括-扭曲波（Torsinal Wave，也简称为扭波）和纵波（Longitudinal Wave）。
扭曲波的特点是能够一边沿管子周向振动，一边沿管子轴向传播，声能受管道内部液体影响较小（在导波检测时，液体在管道中流动是允许的），回波信号能包含管轴方向的缺陷信息，通常能得到清晰的回波信号，信号识别较容易，在应用中需要换能器数量少，重量轻、费用省、因管内液体介质而产生的扩散效应较小，波型转换较少，检测距离较长，对轴向缺陷灵敏度高。
纵波特点是一边沿管子轴向振动，一边沿管子轴向传播，回波幅度与缺陷性状关系不大，回波信号不如扭波清晰，因为受管内流体流动的影响，也受探头接触面的表面状态影响较大（油漆、凹凸等）受被测管内液体介质流动的影响很大。
超声导波检测装置主要由固定在管子上的探伤套环（探头矩阵）、检测装置本体（低频超声探伤仪）和用于控制和数据采样的计算机三部分组成。
管道超声导波检测原理
管道超声导波检测原理
管道超声导波检测是一种非破坏性检测技术，用于检测管道内部的缺陷、腐蚀、磨损等问题。
其原理是利用超声波在管道壁内部传播时的特性来检测管道的健康状况。
首先，超声波是一种机械波，它可以在固体材料中传播。
当超声波遇到材料的界面或者缺陷时，会发生反射、折射或散射，这些现象可以被探测到并用来分析材料的性质。
在管道超声导波检测中，通常会使用多个传感器，将超声波引入管道内部。
超声波会沿着管道壁传播，并在遇到缺陷或改变材料性质的地方发生反射。
通过分析反射的强度、时间和位置，可以推断出管道内部的问题。
此外，管道超声导波检测还可以利用不同频率的超声波来探测不同深度的问题，从而实现对管道壁厚度、腐蚀程度等多种参数的检测。
总的来说，管道超声导波检测利用超声波在管道内部传播时的
反射、折射和散射等特性，通过分析这些特性来检测管道的健康状况，是一种准确、可靠的非破坏性检测方法。
磁致伸缩导波检测技术介绍
磁致伸缩导波检测技术介绍1. 技术原理磁致伸缩导波检测技术是一种基于磁致伸缩效应的导波检测技术。
磁致伸缩效应是指物体在磁场中产生长度或体积变化的现象。
当交变磁场作用于磁致伸缩材料时，材料内部将产生伸缩波。
通过特定的导波结构，这种伸缩波可以在材料中传播并被检测。
利用这一原理，磁致伸缩导波检测技术可以实现对管道、设备等物体的无损检测和评估。
2. 检测方法磁致伸缩导波检测技术的主要检测方法包括脉冲反射法和透射法。
脉冲反射法是通过发射脉冲信号并在接收端接收反射信号来进行检测。
当信号在管道或设备中传播时，遇到缺陷或异常会反射部分能量回接收端，通过分析反射信号的特征可以确定缺陷或异常的位置和大小。
透射法则是通过发射信号并在另一端接收透射信号来进行检测。
当信号穿过被测物体时，会受到缺陷或异常的影响，导致透射信号发生变化，通过对透射信号进行处理和分析，可以获取缺陷或异常的信息。
3. 信号处理在磁致伸缩导波检测技术中，信号处理是非常关键的环节。
由于环境噪声、信号衰减等因素的影响，原始信号往往存在一定的干扰和失真。
因此，需要通过信号处理技术对原始信号进行预处理、滤波、放大等操作，以提取出更准确的信号特征。
常用的信号处理方法包括时域处理和频域处理，以及基于小波变换等现代信号处理技术的处理方法。
4. 数据分析在信号处理之后，需要对数据进行进一步的分析以获取检测结果。
数据分析的主要任务是对处理后的信号进行特征提取和模式识别。
通过对信号的幅度、相位、频率等特征进行分析，可以提取出与缺陷或异常相关的信息。
同时，利用模式识别技术可以对提取出的特征进行分类和判断，确定缺陷或异常的类型和程度。
5. 应用领域磁致伸缩导波检测技术广泛应用于石油、化工、电力、水利等领域。
在石油工业中，该技术可以对管道、储罐等设备进行无损检测，及时发现并解决潜在的安全隐患。
在化工工业中，该技术可以对反应器、热交换器等设备进行在线监测，确保设备的正常运行。
超声导波检测技术原理
超声导波检测技术原理
超声导波技术是一种以纵向导波为主要传播模态的无损检测技术，在材料中的应用历史悠久，应用最为广泛。
利用导波的时间反演技术，可以对各种材料进行检测和评估，并在某些领域具备不可替代的优势。
如结构的损伤检测、缺陷定位等。
基于纵向导波的无损检测技术，主要包括超声纵波、超声横波和超声横波频散特性等方法。
在材料中传播的纵向导波，主要包括导波的一阶纵向模态和二阶纵向模态。
其中一阶纵向模态包括纵波、横波和中波导波等。
由于一阶纵向模态在材料中传播时能量较小，而且可以在材料中沿程传播，因此其被广泛应用于材料缺陷检测。
二阶纵向模态是在一阶纵向模态基础上发展起来的，包括导波的一阶、二阶和三阶纵向模态。
与一阶纵向模态相比，二阶和三阶导波的能量更大，可以用于更复杂的结构形式和缺陷检测。
导波在不同介质中的频散特性
在流体中传播的超声导波是一种以横向运动为主的纵波（L），其在流体中传播时存在频散曲线，这就是超声导波的频散特性。
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超声导波检测技术在压力管道检测中的应用研究
超声导波检测技术在压力管道检测中的应用研究一、超声导波检测技术概述超声导波检测技术是利用超声波在材料中的传播特性来检测材料内部的缺陷情况的一种方法。
它通过在材料中引入超声波，利用超声波在材料内部的传播特性和反射特性，来检测材料中的缺陷和变化。
与传统的超声波检测技术相比，超声导波技术在材料中的传播距离更远，能够有效地检测材料中的细小缺陷，因此在检测灵敏度和有效性上有着更明显的优势。
二、超声导波检测技术在压力管道检测中的应用研究1.适用范围超声导波检测技术在压力管道检测中的应用范围非常广泛，可以对各种类型的管道进行检测，包括金属管道、复合材料管道等。
在管道的壁厚较大的情况下，超声导波检测技术同样能够发挥其优势，准确地检测出管道壁内部的缺陷情况。
2.检测原理超声导波检测技术通过在管道中引入超声波，利用超声波在管道内部的传播特性和反射特性，来检测管道内部的缺陷情况。
超声波在管道内部的传播受到管道壁厚、材料性质、管道内部的缺陷等因素的影响，根据超声波的传播时间、幅度、频率等参数来判断管道内部的缺陷情况。
3.优势和局限性超声导波检测技术在压力管道检测中具有以下优势：（1）灵敏度高：超声波在材料中的传播特性使得超声导波检测技术对于材料内部的细小缺陷具有很高的灵敏度，能够有效地检测出管道内部的腐蚀、疲劳等问题；（2）定位准确：超声导波检测技术能够对管道内部的缺陷进行准确定位，帮助工作人员快速找到管道内部存在问题的位置；（3）非破坏性：超声导波检测技术是一种非破坏性检测方法，不会对管道本身造成损坏，能够保持管道的完整性。
超声导波检测技术在压力管道检测中也存在一定的局限性，包括：（1）受材料影响：不同材料的超声波传播特性不同，因此在实际应用中需要对不同材料的管道进行适当的参数调整；（2）较高的技术要求：超声导波检测技术对操作人员的技术要求较高，要求操作人员具有一定的专业知识和经验。
三、超声导波检测技术在压力管道检测中的应用案例超声导波检测技术在压力管道检测中已经得到了广泛的应用，下面通过具体的案例来说明其应用效果。
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六、产品介绍
1、MsSR3030R 主机 最新的 MsSR3030R 超声导波检测系统的主机是把将主机、蓄电池、笔记本电脑设计在同一个坚
固的运输箱中，便于携带和运输；内置的蓄电池充满电后可连续工作八个小时，避免了野外作业缺少 220 伏的交流电源所带来的不便。
MsSR3030R 设备是一套发射及检测在铁磁性材料中传播的低频机械超声导波的装置。采用 MsS 技术，可在固定的检测点发出特定模式（例如管道内沿长度方向或螺型方向）的低频（通常小 于 200KHz）超声导波脉冲；当传播中的导波脉冲遇到焊点或者缺陷处（例如腐蚀后的管壁变薄处 或者裂纹），一部分的波就会被反射回检测点而被同样传感器所检测到从而可获得构件的结构物理 状况。
缺陷与 MsS 探头的距离
缺陷类型
钻孔 1 横向切槽 1 钻孔 2 横向切槽 1 自然缺陷
缺陷到 MsS 探头距离/mm
500
700
1030
1200
1350
所检管道的缺陷示意图
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2、MsS 导波检测技术的操作步骤
下图是管道检测示意图，MsS 导波检测技术的操作步骤相当简单：先在探头安装处用钢刷将锈 迹打磨干净，然后剪下一段铁钴条带，其长度是略小于管道的周长，中间留 3mm 的间隙，通过导 磁装置将其磁化，再用 5 分钟快速环氧树脂胶均匀的涂在铁钴条带上（MsS 超声导波系统有粘胶和 干耦合两种方式），将涂完胶的铁钴带粘贴在管道上，用橡胶带缠绕在铁钴带上（为了使其更好的 藕合），10 分钟后，将橡胶带取下，然后装上 MsS 探头，打开主机，开始检测数据，2 分钟之内 就可采集完数据。
最新研发的 MsSR3030R 主机系统
一、MsS 技术亮点：
◆ 检测精度高：最高灵敏度为管道横截面积损失量的 1%（最新试验数据），可靠检测灵敏度 为管道横截面积损失量的 5%，监测时灵敏度可以达到管道横截面积损失量的 0.6%；
◆ 检测范围（美国公开试验数据，而非理想状态）：对于带油漆层的地上直管段，可以单方向 检测 500 英尺（150 米）处管道横截面积损失量的 2-3%；
导波的产生和检测的原理：
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产生导波—基于铁磁性材料的磁致伸缩效应（焦耳效应 JOULE EFFECT）； 检测缺陷回波—基于铁磁性材料的磁致伸缩逆向效应（维拉利效应 VILLARI EFFECT）。 备注：1、 磁致伸缩效应是指铁磁性材料的物理尺寸上引起的微小变化——与碳钢在外部的叠加
构或高温管道上，用于结构腐蚀状态的长期检控； ◆ 应用范围广泛，不但可以用于各种工业管网的腐蚀检测，还可以用于高温管线和伴热管线的
检测、储罐底板的腐蚀检测、换热器管道的检测、悬浮桥梁或游乐设施钢索的检测、高压传 输线铁塔的锚杆检测等等；
三、应用范围：
◆ 石油石化设备输油输气管道网络 ◆ 海上采油平台立管网络 ◆ 电力能源工业管道网络 ◆ 横穿高速公路套管网络 ◆ 高温管线及伴热管线
3、其它附件：
铁钴带
干耦合装置
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磁化装置
4、软件 Windows 操作软件，具有专利授权，包含管道检测分析软件、板盘件检测软件、钢索检测软件、
热交换器管检测软件等。界面友好，操作简单，能够进行实时采集和数据察看，数据分析后可以生成 检测报告。
七、MsS 检测技术灵敏度试验
1、试验管道及状况
上直管段，管道状态良好或轻微腐蚀，10 年历史的管线)单方向可检测 210 米；良好状态下(地 上直管段，管道状态内外壁有一般腐蚀，30 年的老管线)单方向可检测 90 米；典型状态下（地 上直管段，管道状态内外壁有比较严重腐蚀，30 年的老管线）单方向可检测 45 米；
五、原理：
MsS 技术是激发能沿有限形状的结构传播的结构机械弹性波，沿着构件有限的边界形状传播 并被构件边界所约束、所导向，因而称为 MsS 导波。MsS 导波有纵波、扭力波、变形波、兰母波、 水平剪切波和表面波等多种模态形式。
由于这些导波传播速度很高，MsS 技术可以从单点检测处快速地检查很长距离的构件，提供 有用的结构状态信息，从而对某些工业，例如拥有几百英里长的管道的石化工业是相当理想的检测 手段。对一些难以达到的检测部位，诸如架空管线，穿越河道和公路，穿墙或者绝缘带后面的管道， 导波检测技术可以从一个远距的可以达到的检测点对那些部位进行检测。这样可以大大节省时间和 金钱。
◆ 高温应用：可以进行高温管线腐蚀的在线检测与长期状态监测，最高温度可达 938 ºC； ◆ 在主管道附带有拌热管线的情况下，可以在主管线上安装 MsS 探头，进行腐蚀检测；
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◆ MsS 探头结构简单、价格低廉；MsS 探头的特点：检测不受管道直径的限制，从 1.5 英寸到 80 英寸的管道（可以适应无限大直径的管道）；
线圈
适配器
2）板件探头 板件探头是矩形的，包含两种类型——单线圈和双线圈。双线圈板件探头包含 2 个分离的板件探 头来进行方向的控制。
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3）热交换器管探头 热交换器管探头是由螺旋前进或后退的探头枪 + 不同尺寸的 MsS 传感器（锥形头）组
成。将安装有 MsS 探头的探头枪对准热交换器管，打开旋转探头枪开关，使 MsS 传感器锥 形头进入热交换器管内，MsS 传感器发射和接收沿热交换器管传播的导波，导波遇到缺陷， 形成缺陷反射波，最后被 MsS 系统采集。其检测灵敏度可以与涡流技术相媲美，对铁磁性 与非铁磁性的热交换器管的检测灵敏度也是一样的。使用 MsS 技术对热交换管进行检测可 以大大提高检测效率（每根只需 6 秒钟）和降低劳动强度（无需将探头完全插入管道）。
2.2%的钻孔 1
（2.2%的管道横截面积金属损失量）
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1%的横向切槽 1
（1%的管道横截面积金属损失量）
1%的钻孔 2
（1%的管道横截面积金属损失量）
2.5%的横向切槽 2
（2.5%的管道横截面积金属损失量）
4、试验数据分析
通过采集软件采集信号并保存，然后打开分析软件对数据进行分析，通过一些参考信号计 算导波的速率和衰减，校准信号振幅，设置相位检查参考值和阀值，设置完以后，通过计算机处 理得到下图所示：
主机上具有各种指示 LED 显示（包含 PR以监测仪器的运转情况。30 米（也可以选择长度为 15 米的）的数据传输电缆可以使主机在远离被 测工件的工程车上进行工作或用于高空作业。 2、探头
1）带状线圈探头： 带状线圈探头由线圈适配器和带状排线带组成，用于管件、小管、电缆和棒材（例如圆形的、方 形的、六边形的等）的检测。 使用两种类型的线圈适配器和相关的带状排线带——单线圈适配器和双线圈适配器。单线圈适配 器和一个与之相配的带状电缆形成一个单线圈 MsS 探头；双线圈连接器和一个与之相配的带状电缆 形成双线圈 MsS 探头，自然组合为一组可以以指定模式和频率进行导波的方向控制。要使用单线圈 连接器进行波的方向控制，需要两个分开的带状线圈探头。
±75mm(频率为 64KHz 时)，±32mm(频率为 128KHz 时)； ◆ 盲区：盲区的大小与所采用的检测频率有关：32KHz 时为 350 毫米，64KHz 时为 175 毫米，
128KHz 时为 85 毫米； ◆ 测试范围：对于地上的直管, 从探头安装点，以管道横截面积 2−3%损失量，理想状态下(地
◆ 长期检控：可以永久地在重点结构和高温结构安装 MsS 传感器，进行重点结构和高温结构 低成本的长期状态监测（40 年至 60 年）；
◆ 其它应用：MsS 还可以进行热交换器管、板材（储罐底板）、棒材（锚杆）和钢丝绳（桥 梁钢索或游乐设施）的检测；
◆ MsS 技术不仅可以用于铁磁性金属材料的检测，还可以用于非铁磁性金属材料和非金属材 料的检测，如：不锈钢、铜、铝、钛等，和 PVC 材料、玻璃、水泥、木材等的检测；
实际管道检测示意图
3、实际缺陷及缺陷模拟图示说明
下图中所制作的钻孔和横向切槽都是经过精确计算的，下表是缺陷的尺寸：
缺陷名称
钻孔 1 横向切槽 1
钻孔 2 横向切槽 2
横向宽度或直径/mm 10 25 4 32
深度/mm 4.2 1.5 3 2.5
损失面积占管道截面的百分比/% 2.2 1 1 2.5
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分析数据示意图
缺陷名称 MsS 值/mm 分析所得值/mm 相对位置差值/mm
缺陷轴向实际测量值与分析数据所得值
钻孔 1 500 510 10
横向切槽 1 700 720 20
钻孔 2 1030 1030
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MsSR3030R 长距离超声导波检测系统
——大型结构的快速检测与长期监测
MsSR3030R 长距离超声导波检测系统（LRUT）是由位于美国德克萨斯州的美国西南研究院 (SwRI)的无损检测团队经过近 20 年的研究与开发，并取得多种美国专利的一种新型检测设备（到目 前为止已经获得 14 项美国专利）。MsSR3030R 是以铁磁性材料的磁致伸缩效应及其逆效应为基础的 检测技术，该仪器设计用于低频（4-250KHz）超声导波的研究和各种工业结构（包含管道、热交换 器、棒材、钢索和板盘件等）的在线腐蚀检测与长期腐蚀监测应用。由于 MsS 技术的独特的技术优 势，现在被广泛应用于各种工业及领域中。 备注：MsS 技术的研发者----------美国西南研究院（SwRI）是一家独立的、非赢利性的研发机构，成 立于 1947 年，现由 3000 多名科学家、工程师和技术人员组成，无损检测部门有近 200 名无损检测科 研人员，主要从事各种领域、多种前沿无损检测技术的研究开发。