超聲導波檢測技術及應用

第1章緒論（1）
1.1引言（1）
1.2超聲導波與超聲體波（3）
1.3超聲導波的基本特性（5）
1.3.1超聲導波的傳播特性（5）
1.3.2超聲導波的波結構（13）
參考文獻（15）
第2章超聲波的反射與折射（23）
2.1垂直入射波的反射與透射系數(shù)（23）
2.2斜入射波的Snell定律（27）
2.3臨界角與波形轉換（29）
2.4折射的慢度圖和臨界角分析（30）
2.5斜入射波的反射與透射系數(shù)（31）
2.5.1固固界面（31）
2.5.2固液界面（33）
2.5.3液固界面（34）
參考文獻（34）
第3章基礎結構中的超聲導波（35）
3.1板中的超聲導波（35）
3.1.1各向同性介質（35）
3.1.2膨脹波和等容波（37）
3.1.3自由邊界條件板問題（37）
3.1.4波結構（40）
3.1.5壓縮波和彎曲波（44）
3.2管中的縱向超聲導波（44）
3.2.1解析求解方法（44）
3.2.2激發(fā)條件和周向能量分布（51）
3.2.3激發(fā)源的影響（54）
3.3管中周向超聲導波（57）
3.3.1周向超聲導波的控制方程推導（58）
3.3.2多層環(huán)面中的周向波（63）
3.3.3管中保護覆層對周向導波傳播的影響（66）
參考文獻（68）
第4章復雜結構中的超聲導波（70）
4.1各向異性介質的克里斯托費爾方程（70）
4.2關于速度、波和慢度面（72）
4.3層狀材料中的超聲導波（74）
4.3.1界面波（75）
4.3.2無限基底上層狀材料中的聲傳播（79）
4.3.3多層材料中的超聲導波（81）
4.4各向異性介質中的超聲導波（86）
4.4.1相速度頻散曲線（86）
4.4.2傳播方向對超聲導波的影響（88）
4.4.3多層復合材料的超聲導波傳播（89）
4.5黏彈性介質中的超聲導波（91）
4.5.1黏彈性模型（92）
4.5.2黏彈各向同性板（94）
4.5.3黏彈正交各向異性板（94）
4.5.4黏彈性介質層中的蘭姆波（95）
參考文獻（97）
第5章超聲導波的信號處理（98）
5.1時頻分析方法（98）
5.1.1傳統(tǒng)時頻分析方法介紹（98）
5.1.2導波信號的時頻分析方法（99）
5.1.3時頻分析重排方法介紹（100）
5.2時間反轉法（101）
5.2.1基于傳遞函數(shù)的時間反轉導波場（102）
5.2.2時間反轉波場的空間聚焦效應（105）
5.2.3時間反轉波場的時間聚焦效應（108）
5.2.4基于時間反轉的導波檢測方法（110）
5.3全聚焦成像方法（112）
5.3.1超聲陣列全聚焦成像（113）
5.3.2超聲陣列相位成像（114）
5.3.3超聲陣列矢量全聚焦成像（115）
參考文獻（117）
第6章導波檢測設備（118）
6.1超聲導波換能器（120）
6.1.1壓電式導波換能器（120）
6.1.2磁致伸縮式導波換能器（122）
6.1.3電磁超聲式導波換能器（136）
6.1.4激光超聲式導波換能器（137）
6.2導波檢測儀器（139）
6.2.1集成式導波檢測儀器的主要技術指標（139）
6.2.2檢測設備國內外現(xiàn)狀及設備參數(shù)（140）
6.2.3國內開發(fā)的導波檢測設備簡介（141）
6.3導波檢測軟件（154）
6.3.1導波激勵控制軟件（154）
6.3.2導波信號分析及成像軟件（159）
6.4導波檢測設備性能（164）
6.4.1檢測設備的導波脈沖發(fā)射（164）
6.4.2檢測設備的導波方向控制（171）
6.4.3檢測設備導波距離幅值分析（174）
參考文獻（175）
第7章試塊及檢測工藝（176）
7.1試塊（176）
7.1.1試塊的用途（176）
7.1.2試塊的分類（177）
7.1.3試塊的要求與維護（178）
7.2檢測工藝（178）
7.2.1通用導波檢測工藝設計（178）
7.2.2通用導波檢測工藝規(guī)程（179）
7.2.3檢測設備的校準與工藝驗證（180）
7.3檢測質量控制（181）
7.3.1檢測設備的質量控制要素（181）
7.3.2檢測設備維護保養(yǎng)與安全要求（182）
參考文獻（183）
第8章超聲導波檢測技術應用（184）
8.1板材缺陷的超聲導波檢測（184）
8.1.1板材的主要類型（184）
8.1.2板材中常見缺陷（184）
8.1.3板材缺陷超聲導波檢測（186）
8.1.4板材缺陷超聲導波檢測應用實例（189）
8.2管道缺陷的超聲導波檢測（198）
8.2.1管道及管道缺陷分類（198）
8.2.2管道缺陷超聲導波檢測（199）
8.2.3管道缺陷超聲導波檢測應用實例（201）
8.3壓力容器的超聲導波檢測（211）
8.3.1壓力容器及容器缺陷分類（211）
8.3.2壓力容器缺陷超聲導波檢測（212）
8.3.3壓力容器超聲導波檢測應用實例（216）
8.4結構完整性監(jiān)測（219）
8.4.1結構健康監(jiān)測技術簡介（219）
8.4.2基于嵌入式壓電晶片主動傳感器（PWAS）的時間反轉導波監(jiān)測（223）
8.4.3超聲導波在線監(jiān)測系統(tǒng)（225）
參考文獻（226）
附錄（228）
附錄1GB/T 31211.1—2024 無損檢測超聲導波檢測第1部分：總則（228）
附錄2Q/SY 05184—2019鋼制管道超聲導波檢測技術規(guī)范（242）
附錄3GB/T 31211.2—2024無損檢測超聲導波檢測第2部分：磁致
伸縮法（246）
附錄4Q/SY 1485—2012立式圓筒形鋼制焊接儲罐在線檢測及評價技術規(guī)范
（257）
附錄5BS 9690-1《無損檢測——導波檢測第1部分：通則》（Nondestructive testingGuided wave testing Part 1：General guidance and principles）
（273）
附錄6BS 9690-2《無損檢測——導波檢測第2部分：管道和結構管材導波檢測的基本要求》（Nondestructive testingGuided wave testing Part 2：Basic requirements for guided wave testing of pipes，pipelines and structural tubulars）
（284）
附錄7ASTM E2775-16《使用壓電效應轉導對地上鋼管進行導波測試的標準實踐》（Standard practice for guided wave testing of above ground steel pipework using piezoelectric effect transduction）（296）
附錄8ASTM E2929-18（2022）《非埋地鋼管磁致伸縮超聲導波檢測規(guī)程》（Standard practice for guided wave testing of above ground steel piping with magnetostrictive transduction）（309）
附錄9其他標準（321）
符號表