基于声发射技术的木材害虫信号特征检测

针对木材害虫声发射（AE）信号检测问题,研究杨树木段中麻点豹天牛幼虫AE信号波形特征及其信号的能量,为钻蛀害虫声音的监测提出一种新的方法。取一段具有麻点豹天牛幼虫的杨树木段,通过采样频率为500 kHz的2通道木材蠕变声发射信号采集系统采集原始AE信号。对采集到的原始信号滤波后进行小波分解,通过对各层高频信号的分析获取AE信号的频域特征,并对其进行重构与信号解析。结果表明,麻点豹天牛幼虫AE信号的主频主要集中在30 kHz附近,其信号的能量在16:00最高,反映了该幼虫在15:00-16:00较活跃。     

破茬圆盘刀点蚀声发射信号的独立分量分析及其软件的编制

根据破茬圆盘刀点腐蚀声发射信号的特点,提出了较适合于声发射混合信号的处理方法,即小波分析与ICA相结合的方法,对破茬圆盘刀点蚀AE信号进行处理;并在Matlab环境下编制了相应的ICA软件,使独立分量分析更加直观、可靠。     

两点法电位检测储罐底板阴极保护效果评价

针对深井阳极对储罐底板阴极保护数值模拟中存在的缺陷,提出了一种根据典型电流密度分布假设求解保护电位的方法.根据阴极保护体系物理模型,近似计算了深井阳极极化电位,数值计算结果与现场实测电位数据的对比结果验证了数值方法的可靠性.通过计算,确定了单支深井阳极完全有效保护的临界储罐直径.根据数值计算结果,提出了两点法的电位检测储罐底板阴极保护效果评价技术.     

罐底板声发射在线检测影响因素与评价可靠性

为了促进声发射技术在储罐底板腐蚀检测中的科学应用,在总结理论研究和实践应用成果的基础上,分析了罐底声发射在线检测的重要影响因素,并提出了解决措施,同时提出了一种新的罐底板腐蚀数据采集方法,提高了数据采集的有效性,为后续的分析处理提供了保障。结合国内外大量储罐声发射检测和开罐常规检测的对比结果,分析了声发射技术对罐底板检测评价的可靠性,结果表明:声发射技术对于实际腐蚀较轻和较严重两种状态储罐的评价结果较精确;对于腐蚀状态中等的储罐,评价结果的可靠性相对较低。     

基于小波变换的木材声发射驻波信号特征研究

为研究木材损伤断裂时的声发射(AE)信号所激发的驻波信号特征与木材固有特性之间的关系,采用薄木条折断的方式产生AE源,在小波变换的基础上分析驻波频率,并计算纵波传播速率,依据弹性波理论计算出木材顺纹弹性模量(MOE)。首先,在2种不同长度的木材试件一端分别加工出8根80 mm×10 mm的薄木条,通过外加冲击力折断木条以产生AE源,通过放置在试件端面的2个传感器采集原始AE信号,采样频率设定为500 kHz。然后,根据驻波特性确定原始信号的驻波阶段,进而对该阶段AE信号进行4层小波分解,依据分解后信号的时频域特征析取驻波信号波形。最后,依据驻波产生原理计算纵波传播速率,并结合弹性波理论计算试件的MOE。结果表明,拉伸试验测得樟子松和榉木试件的MOE分别为9.30 GPa和11.63 GPa, 800 mm樟子松和榉木试件通过驻波计算所得MOE分别为9.37 GPa和12.34 GPa,与实测MOE的误差分别为0.75%和5.24%;600 mm的樟子松和榉木试件通过驻波计算所得MOE分别为9.31 GPa和11.81 GPa,与实测MOE的误差分别为0.10%和1.55%。     

基于点蚀缺陷分形特征的剩余强度评价

对腐蚀管道点蚀机理进行研究，发现整个腐蚀表面呈凹凸不平状，具有某种随机或统计意义上的自相似性，从而认为点蚀缺陷具有分形的特征。根据其分形特征构造了两种点蚀缺陷的形状，结合实际选择一种缺陷形状进行模拟。对某管道的三个点蚀孔运用有限元分析方法进行剩余强度评价，得出了相关结论。     

原油储罐底板腐蚀深度的概率分布

底板腐蚀是原油储罐失效的主要原因。为准确预测在役储罐底板的极限腐蚀深度和储罐的剩余寿命,基于极值统计理论的三参数极值II型分布和三参数极值III型分布,建立了广义极值分布模型(GEV),应用概率权值法估计GEV模型参数,应用矩估计法估计极值I型分布和两参数极值III型分布的参数。对3组储罐底板腐蚀深度的实测数据进行统计分析,并通过拟合优度检验的K-S检验和作图法,对比不同分布形式对腐蚀深度预测的准确性。结果表明:广义极值分布模型可以很好地描述储罐底板腐蚀深度数据的分布情况,但是具体服从极值II型分布还是三参数极值III型分布,还需要根据每个储罐底板腐蚀深度数据来确定,通过K-S检验法和作图法验证得出GEV模型的拟合程度最好。     

油松树体声发射信号特征研究

为了描述油松木质部空穴化发生、发展和恢复特性,利用声发射技术对自然生长的油松树体进行声发射信号监测,通过声发射仪器探测、记录和分析其声发射信号,系统地研究了其树体木质部空穴化发生的声发射信号特征。结果表明：油松木质部空穴化发生的声发信号为突发性事件,其声发射信号频率在230～270kHz的频谱带上;声发信号在时间序列上...     

已建储罐底板的阴极保护系统

针对大型储罐施加阴极保护后,如何使电流分布均匀,如何测量保护电位等问题,介绍了国外大型储罐安装的斜井阳极阴极保护系统。该系统采用钻孔的PVC塑料管可以方便地测量储罐对地电位,与均布在储罐周围的阳极地床以及深井阳极地床相比,斜井阳极电流分布更为均匀,且能更好地保护罐中心底板。     

储罐底板下表面阴极保护系统设计的常见问题

外加电流阴极保护系统是对储罐底板下表面进行保护的一种常用方法。由于国内外对储罐底板进行保护的一些理念不同,阴极保护的具体做法存在部分差异。某些国内的通用做法因在国际项目中不适用,将会对项目的执行和验收产生不利影响。为避免此类问题的发生,通过标准对照、设计计算和理论分析等手段,结合部分工程实例,对海外项目储罐底板阴极保护系统设计中遇到的常见问题进行了分析,并参考相关国际规范和NACE阴极保护认证课程中推荐的做法,从罐底板防腐层、网状阳极布局、参比电极布局、罐底的绝缘处理和阳极材料的选取等方面对储罐底板的阴极保护设计进行讨论,推荐了合理的设计方案。     

基于声发射技术的木材损伤过程监测

利用声发射测试和力学实验相结合的方法,研究了东北常见的阔叶材树种山杨在动态载荷下的声发射演变过程.研究发现径向纹理不通直的试件比通直的声发射撞击数要多,而且增加的趋势较快,但是在试件断裂前,声发射撞击数相差不大;随着时间和载荷的变化,声发射撞击数增加快慢可以体现材料在受力条件下的完全弹性、弹性为主和粘性为主的粘弹性共存3种状态;声发射信号的声发射率和上升时间可以预测材料开始断裂进入危险期的和材料大量纤维断裂进入严重危险期的2个“临界点”.     

L型结构木材中声发射信号传播特征

针对木材结构尺寸及介质改变对应变能传播的影响,研究应力波在变结构的L型试件中的声发射（acoustic emission,AE）特性。首先,参照ASTM-E976标准,在樟子松L型试件表面不同位置产生AE源,并利用采样频率为500 kHz的AE采集系统获取试件表面4个固定位置的AE信号。其次,依据小波分析原理对原始AE信号进行降噪并重构AE波形,进而研究木材结构变化对AE信号频域特征的影响。最后,基于对比分析,研究空气介质对于信号传播特性的影响。结果表明,当AE源位于锯材处时,信号以纵波和横波混合的形式单向传播,木材的结构变化主要影响低频信号成分,使得信号呈现高频带分布;而空气介质对于其时频域均有显著影响;当AE源位于薄板时,木材结构变化、传播路径及空气介质对于AE信号时频域特性均有显著影响。     

钢质储罐底板涂层的应用检测与评价

采用现场检测与试验室测试相结合的方式,对储油罐底板单一导静电涂层和新型复合导静电涂层进行了检测和对比分析.现场检测结果、扫描电子显微镜(SEM)以及电化学测试系统的检测结果表明,新型复合涂层的内防腐性能优于传统的单一导静电防腐涂层,可以大幅度强化储罐底板的防腐效果.     

深井阳极对储罐底板阴极保护的数值模拟

根据热流体能量方程和阴极保护数学模型控制方程的相似性,建立了深井阳极对储罐底板阴极保护体系的数学模型.考虑了土壤介质的不连续性,使用两种典型的电流密度分布假设求解保护电位,得出结论是,(1)两种保护电位分布规律相似;(2)罐底板保护电位差最大值在水平轴线上取得,对于单罐单支深井阳极情形,保护电位最小值不在罐中心,而是位于水平轴线上的某点上;(3)垂直轴线保护电位的不均匀程度小于水平轴线和斜对角线;(4)存在一个阳极临界深度,埋深对储罐近阳极端保护电位的影响大于罐中心和远阳极端.使用该方法可以研究多罐和多支深井阳极的情形,为准确计算罐底板电位差提供依据.     

榉木横纹三点弯曲受压声发射损伤模型研究

为探究木材在横纹受压下脆性断裂的损伤演变过程,依据声发射（acoustic emission,AE）事件构建木材损伤变量本构模型。首先,将木材内部等效为若干根互不相关的受压木纤维,每根横纹受压木纤维又可等效为受压微弹簧。然后基于概率思想,在微弹簧的中性层受力分析基础上,假设横纹受压的微弹簧极限应变服从某一分布函数的随机变量,经过分析得到微弹簧的极限应变服从分布函数和木材横纹受压损伤演化方程,以及累计AE振铃计数-应变曲线和损伤变量之间关系。最后,通过榉木(Zelkova schneideriana)试件三点弯曲AE试验得到归一化累计AE振铃计数-应变曲线,再利用Gaussian曲线拟合出所需参数,进而得到微弹簧的极限应变分布规律和损伤演化方程的表达式,建立三点弯曲受压AE损伤模型。结果表明,累计AE计数与榉木横纹受压的微观损伤过程是对应的,并且结合AE试验数据得出的损伤演化数学模型可以很好地反映榉木横纹受压过程中的损伤演化特征。     

基于声发射的天然气管道球阀内漏检测

通过理论分析,建立了阀门内漏过程中气体体积泄漏率与声发射信号特征参数均方根(AERMS)的函数关系,探讨了球阀在密封圈损伤状态下和泄漏率下的声学特征.应用基于小波包理论的信号分析与处理方法对内漏信号进行能量分析,结果表明:当密封圈为单一损伤时,能量主要分布频率范围为12.5～62.5 kHz,声发射信号AERMS与球阀气体体积内漏率成双对数关系,可以利用声发射检测天然气管道阀门是否发生内漏并估算其体积泄漏率.(图6,参10)     

杨树木段内麻点豹天牛幼虫声发射信号特征

针对木材蛀干害虫声音信号特征问题,根据声发射(AE)技术研究杨树木段内麻点豹天牛幼虫的声音信号特征.首先,取带有麻点豹天牛(Coscinesthes salicis)幼虫的杨树(Populus)木段,基于木材蠕变声发射采集系统获取原始AE信号.其次,利用小波分析重构原始信号进而研究幼虫AE信号特征.然后,改变传感器的位置,研究传感器与幼虫的距离变化对AE信号特征的影响.最后,研究不同数量幼虫对AE信号特征的影响.试验结果表明:幼虫AE信号重构后的主频率为38 kHz,随着检测距离的增大,幼虫AE信号减弱,但是信号的主频率没有发生明显变化.不同数量幼虫产生的声音信号脉冲相似,随着幼虫数量的增加,幼虫产生的AE信号脉冲个数呈现增加趋势,信号幅值也逐渐增大,信号持续时间也呈增加趋势,不同数量的麻点豹天牛幼虫AE信号的主频率也均为38 kHz.     

花旗松胶合木梁声发射信号及其传播特征研究

针对胶合木梁声发射无损检测问题,研究花旗松胶合木梁声发射信号时频域特征及其传播规律,以及微弱声发射信号的小波分析方法。首先采用NI高速数据采集设备及LabVIEW软件构建木材声发射信号采集平台,然后通过铅芯折断模拟声发射源,分析声发射信号在表面和厚度方向上的时频域特征及传播速率,最后针对铅芯滑动引起的微弱声发射信号,采用小波分析方法重构声发射信号波形。研究表明,采用铅芯折断模拟声发射源时,花旗松胶合木梁表面和厚度方向的声发射信号频率都集中在70kHz左右,且声发射信号沿表面传播速率更大,但沿厚度方向的信号衰减更加明显。对于"淹没"在噪声中的微弱声发射信号,采用小波分析的方法能够有效重构声发射信号波形。研究结果为花旗松胶合木梁声发射无损检测提供必要的基础理论依据。     

麻点豹天牛幼虫取食和爬行的声发射信号特征

为探索麻点豹天牛幼虫的生物学行为,提出一种基于声发射(AE)理论的幼虫行为检测与辨识方法。通过观测麻点豹天牛幼虫在模拟蛀道中的生物学行为,使用DS5-8B声发射仪实时采集幼虫活动产生的AE信号,从而确定不同行为下的AE特征。结果表明：麻点豹天牛幼虫取食时对应的峰值频率为50 kHz,爬行时对应的峰值频率为15 kHz,并且就能量而言,取食行为AE信号的平均能量小于爬行时的平均能量,研究结果可为辨识天牛幼虫行为提供基本依据,也对研究其他种类蛀干害虫提供方法。     

提高储罐底板电磁超声兰姆波换能器效率的方法

为了提高储罐底板检测中电磁超声兰姆波换能器的换能效率,研究了兰姆波换能器的洛伦兹力机理和磁致伸缩力机理,理论研究结果表明:钢板中静态偏置磁场强度的平方与回波信号的强度成正比。对储罐罐底Q235钢板进行有限元仿真计算,通过改变电磁超声兰姆波换能器中永磁铁的结构,分析钢板内质点能量密度时间均值的分布情况,进而对兰姆波换能器开展试验研究,结果表明:改变电磁超声兰姆波换能器中永磁铁的结构后,兰姆波换能器的检测钢板距离增加了2.42倍。