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《导波原理与方法》是2009年清华大学出版社出版的图书,作者是张雪霞。
导波雷达液位计是一种在化学工业中常用的液位测量仪表。导波雷达液位计工作原理:导波雷达液位计是依据时域反射原理为基础的雷达液位计,导波雷达物位计发出高频脉冲沿着导波组件传播,当雷达波遇到被测介质时,由于...
导波雷达液位计是依据时域反射原理(TDR)为基础的雷达液位计,雷达液位计的电磁脉冲以光速沿钢缆或探棒传播,当遇到被测介质表面时,雷达液位计的部分脉冲被反射形成回波并沿相同路径返回到脉冲发射装置,发射装...
缆式的导波雷达不建议安装在测量筒内,除非下端有较好的固定和符合要求的连接。杆式的可以安装在测量桶内。 导波雷达除了常规的安装注意事项外,主要就是要防止缆绳接触到高位仓壁或者其他障碍物。
基于导波原理的金属管微波无损检测方法的设计
提出了将电磁导波原理应用于微波无损检测。建立金属管中微波信号传输的谐振模式,并分析了接收端微波谐振结果,从而引入在长管中壁厚减薄量测定的无损评价方法。实测管壁厚度减薄在3%~80%范围内。在试验中使用了网络分析技术,信号发生器产生从47.38~47.47GHz的扫频信号。试验结果表明,利用该无损评价方法可以达到质量评价比较高的精度。
基于导波的焊接方管损伤检测的仿真与实验分析
基于导波的损伤检测方法是结构健康监测领域的研究热点,并在工程应用上表现出很大的潜力。通过有限元仿真和实验分析的方法对某型列车底盘转向架局部焊接方管结构上的损伤检测问题进行研究。仿真中建立结构的三维模型以模拟导波在其中的传播过程,实验中采用主动式换能器网络激发和接受在结构中传播的导波。优选激励频率以减少导波固有的多模式现象对后续信号分析的影响。借助小波变换和希尔伯特变换等方法对所有采集到的信号进行处理,并利用"导波三角定位法"进行损伤定位。实验结果验证了该方法的有效性。
凡是能够引导电磁波定向传输的的装置统称为导波系统,被引导定向传输的电磁波称为导行电磁波,简称波导。
导波系统又称为传输线,在一个实际的射频、微波系统里,传输线是最基本的构成,它不仅起到连接信号的作用,而且传输线本身也可以构成某些元件,如电容、电感、变压器、谐振电路、滤波器、天线等。在导波系统中,设传输方向沿z轴方向,传输的电磁波可以根据电场E和磁场H的纵向分量Ez和Hz的存在与否分为三类:1)如果Ez=0,Hz=0,则E、H完全在横截面内,这种波称为横电磁波,简记为TEM波,这种波型不能用纵向场法求解;如果Ez≠0,Hz=0,则在传播方向只有电场分量,磁场只在横截面内,成为横磁波或者电波,简记为TM波或者E波;如果Ez=0,Hz≠0,则在传播方向只有磁场分量,电场只在横截面内,成为横电波或者磁波,简记为TE波或者H波。
MSGW检测原理如图所示:在检测时,仪器给探头施加激励信号,使线圈周围产生变化的磁场,由于外加磁场的变化使铁磁材料产生磁致伸缩效应①,磁性条带中的剪切粒子振动位移通过耦合的方式,使导波以T(0,1)模式沿着管道轴向传播;
在导波传播过程中,遇到缺陷,一部分波会反射回来,另一部分继续向前传播,反射回来的导波,通过探头时发生磁致伸缩逆效应②,使线圈产生感应微弱的电信号,MSGW对线圈中产生的信号进行采集处理分析,就可以实现管道的检测。
①磁致伸缩效应是指铁磁性材料由于外加磁场的变化,而引起的长度和体积的微小变化。
②磁致伸缩逆效应指由机械压力(或张力)引起铁磁性材料的磁感应变化。
导波检测原理:
尽管导波检测通常被认为是超声导波检测或远程超声波检测,但是从根本上它与传统的超声波检测并不相同;与传统超声波检测相比,导波检测使用非常低频的超声波,通常在10~100千赫。有时也使用更高的频率,但是探测距离会明显减少。另外,导波的物理原理比体积型波更加复杂。很多理论在其他个别的文章中有所阐述,这里将更多的讨论导波检测的实践。
导波检测技术历史
对于导波在结构中传播的研究可以追溯到20世纪20年代(1920s);主要启蒙于地震学领域。从那以后,开始致力于导波在圆柱状结构的传播方面的分析研究;在20世纪90年代(1990s)早期,导波检测被认为仅仅是应用于工程结构的无损检测方法。如今,导波检测作为完整健康监测计划应用于石油产业领域。
导波检测技术如何应用(管道检测)
与传统的超声波不同;有多种导波模式用于管道几何学,通常归类为三组,分别是扭转模式、纵向模式和弯曲模式。这些波型模式的声学性能是管道几何学、材料和频率的函数。通常通过典型的图表分布曲线的数学模式来预测波型模式的性能。
管道的导波测试,低频率传感器阵列覆盖管道的整个圆周,产生的轴向均匀的波沿着管道上的传感器阵列的前后方向传播。扭转波模式是最常使用的,纵向模态的使用有所限制。设备运用传感器阵列的脉冲设置激发和探测信号。
在管道横截面变化或局部变化的地方会产生回波,基于回波到达的时间,通过特定频率下导波的传播速度,能准确地计算出该回波起源与传感器阵列位置间的距离。导波检测使用距离波幅曲线修正衰减和波幅下降来预计从某一距离反射回的横截面变化。距离波幅曲线通常通过一系列已知的反射体信号波幅例如焊缝进行校准。
一旦设置好距离波幅曲线,信号振幅和缺陷横截面变化能较好地关联。导波检测不能直接地测量剩余的壁厚,但是它可以将缺陷严重程度分成几种类别。这样操作的其中一个原理是通过激发信号开启模式转换,轴对称导波模式的部分能量转换成弯曲模式。模式转换的总量可精准地预计缺陷在圆周范围的分布,再参考横截面的变化量,操作人员就可以进行严重程度分类。
导波检测的典型结果是通过A扫的方式显示反射波幅与传感器基阵位置的距离。在过去的几年里,一些先进的系统已经开始提供C扫的结果,可以很容易地解读每一个特征的走向。在检验大型管道时,这显然非常有用。
特征
优势
1. 长距离检验----能达到上百米 的检验距离
2. 接触受限----对保温管,能够最小限度地移除保温层;对管道支撑下的腐蚀,无需升起管道;对高空的检验,脚手架的需求能简化到最低限度;可检验穿越公路的埋地管道;
3. 数据能被完全记录;
4. 完整的自动化数据收集。
劣势
1. 数据的解释高度依赖于操作人员;
2. 很难发现小的点蚀缺陷;
3. 对紧挨附件的检验区域,效率不高。