[發(fā)明專利]一種磁致伸縮導(dǎo)波縱波管道固有頻率檢測方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201710947818.8 | 申請日： | 2017-10-12 |
| 公開（公告）號： | CN107860465B | 公開（公告）日： | 2021-03-16 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 張東來;高偉;潘世旻;張恩超;晏小蘭 | 申請（專利權(quán)）人： | 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（深圳） |
| 主分類號： | G01H17/00 | 分類號： | G01H17/00 |
| 代理公司： | 深圳市添源知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44451 | 代理人： | 黎健任 |
| 地址： | 518000 廣東省深圳市南*** | 國省代碼： | 廣東;44 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 伸縮 導(dǎo)波 縱波 管道 固有頻率 檢測 方法 | ||
本發(fā)明提出了一種磁致伸縮導(dǎo)波縱波管道固有頻率檢測方法，包括如下步驟：S1、利用白噪聲發(fā)生電路產(chǎn)生白噪聲信號；S2、將產(chǎn)生的白噪聲信號經(jīng)過功率放大模塊放大，加載到激勵傳感器上，使得白噪聲信號能夠通過管道傳播至接收傳感器處；S3、對接收傳感器感應(yīng)到的信號進(jìn)行采集并存儲，將檢測的白噪聲信號進(jìn)行FFT變換，功率頻譜能量較大的頻率即為固有頻率；S4、利用單頻率進(jìn)行導(dǎo)波激勵，逐個測量直達(dá)導(dǎo)波幅值信息，驗證白噪聲檢測固有頻率的準(zhǔn)確性，并驗證在該頻率下能夠有效的提高導(dǎo)波信噪比。本發(fā)明硬件實現(xiàn)簡單，能夠快速對構(gòu)件的固有頻率進(jìn)行檢測，結(jié)合導(dǎo)波頻散曲線，選擇合適的固有頻率進(jìn)行激勵，能夠有效的抑制導(dǎo)波的頻散，提高導(dǎo)波信噪比。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及測量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種磁致伸縮導(dǎo)波縱波管道固有頻率檢測方法。
背景技術(shù)
目前磁致伸縮導(dǎo)波在管道、斜拉索縱波無損檢測應(yīng)用時，通常利用頻散曲線選擇單一激勵頻率，以減小導(dǎo)波頻散效應(yīng)對檢測的影響。但受到導(dǎo)波衰減和多模態(tài)問題的影響，使得導(dǎo)波信號的信噪比較低，微小缺陷的反射信號易湮沒在噪聲中。同時受到導(dǎo)波脈沖時間和波形的影響，降低了導(dǎo)波檢測分辨率。
目前技術(shù)中，增加導(dǎo)波信噪比的方式有：對導(dǎo)波檢測信號進(jìn)行多次疊加平均，但該種方式耗時較長；對激勵信號進(jìn)行頻率、幅值、脈沖周期的優(yōu)化，但導(dǎo)波衰減率隨著頻率的增加而增加，會降低導(dǎo)波檢測距離。增加幅值需要增加功率需求，輸出電壓增大會增加安全隱患。增加脈沖時間能夠增加導(dǎo)波輸入能量，但降低了導(dǎo)波的分辨率；采用編碼激勵和脈沖壓縮技術(shù)提高導(dǎo)波信噪比，但該種方式受到導(dǎo)波頻散和多模態(tài)效應(yīng)影響較大，使得導(dǎo)波信號的位置信息誤差變大。采用白噪聲方式能夠快速的尋找管道的多個固有頻率，在固有頻率下激勵能夠提高導(dǎo)波的信噪比和分辨率。δ信號與白噪聲有著相似的頻譜，同樣能夠在導(dǎo)波檢測中尋找固有頻率，但其需要瞬時能量較高，增加的激勵的難度。采用chirp波進(jìn)行導(dǎo)波激勵時，導(dǎo)波能夠包含多種頻率成分，但需要對采用的頻率進(jìn)行預(yù)判，同時受到導(dǎo)波形變問題的影響。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明提出了一種磁致伸縮導(dǎo)波縱波管道固有頻率檢測方法，對鐵磁性管道、斜拉索進(jìn)行單點激勵、單點檢測，可實現(xiàn)大范圍長距離管道或斜拉索固有頻率檢測和無損檢測。
本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
一種磁致伸縮導(dǎo)波縱波管道固有頻率檢測方法，包括如下步驟：
S1、利用白噪聲發(fā)生電路產(chǎn)生白噪聲信號；
S2、將產(chǎn)生的白噪聲信號經(jīng)過功率放大模塊放大，加載到激勵傳感器上，使得白噪聲信號能夠通過管道傳播至接收傳感器處；
S3、對接收傳感器感應(yīng)到的信號進(jìn)行采集并存儲，將檢測的白噪聲信號進(jìn)行FFT變換，功率頻譜能量較大的頻率即為固有頻率；
S4、利用單頻率進(jìn)行導(dǎo)波激勵，逐個測量直達(dá)導(dǎo)波幅值信息，驗證白噪聲檢測固有頻率的準(zhǔn)確性，并驗證在該頻率下能夠有效的提高導(dǎo)波信噪比。
進(jìn)一步地，所述方法通過由白噪聲發(fā)生電路、功率放大模塊、傳感器、信號采集存儲模塊與信號后處理模塊組成的裝置實現(xiàn)；白噪聲發(fā)生電路產(chǎn)生白噪聲信號，通過功率放大模塊后加載到激勵傳感器上，使得白噪聲信號沿管道進(jìn)行傳播，并在檢測傳感器處感應(yīng)出電壓信號，通過信號采集存儲與后處理，獲得檢測信號中功率頻譜能量較大的頻率成分即為該管道的固有頻率。
進(jìn)一步地，所述白噪聲發(fā)生電路包括白噪聲發(fā)生模塊、高通模塊、低通模塊；白噪聲利用齊納二極管的特性生成，通過齊納二極管的頻率特性產(chǎn)生平滑的寬帶白噪聲，再通過高通模塊和低通模塊后產(chǎn)生帶寬適合功率放大模塊的白噪聲信號。
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