考虑声衰减和声频散的聚乙烯超声相控阵缺陷检测仿真模型
现有针对聚乙烯(PE)的超声相控阵缺陷检测成像以声衰减为常数的波动方程作为理论依据,实际上不同频率的超声在PE中有不同的声衰减系数和声速,导致检测信号在传播过程中频谱分布发生变化,时域信号畸变,波峰产生偏移.本文在理想波动方程的基础上,考虑衰减和声频散的影响,提出了单频信号的声压波动方程.在此方程的基础上构建PE声学模型,将复合频率检测信号分解为单频信号,并分别计算各个频率声信号在PE中的传播规律.采用一维有限元模型,计算不同频率声信号并将结果叠加,验证理论模型的正确性.之后,使用PE声学模型和常衰减模型分别进行PE管超声相控阵缺陷检测的有限元模拟,并与实验检测结果作对比.相比常衰减模型,PE声学模型在缺陷处的信号幅值与实验检测结果更接近,焦点所在深度处的孔洞缺陷信号幅值偏差仅为11.77％.最后,基于PE声学模型,提出了改善延迟法则,并应用于32in、SDR11核电PE管超声相控阵检测.与传统聚焦法则相比,改善延迟法则使内壁面回波信号增强了 5％,非聚焦区域缺陷信号增强6％.
PE声学模型 常衰减模型 声衰减 超声相控阵 延迟法则
方海清 施建峰 郑津洋
浙江大学能源工程学院化工过程机械研究所,杭州 310027
国内会议
杭州
中文
1045-1054
2021-09-26（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）