Page 53 - 《应用声学》2023年第4期

第 42 卷 第 4 期 王畅等： 弯管缺陷尺寸与位置对超声波传播特性影响 715

ଌஆቫႃԍࣨϙ/mV -4 8 4 0 ଌஆቫႃԍࣨϙ/mV -4 8 4 0

-8
-8
0.108
0
0.054
௑ᫎ/ms 0.162 0.216 0.270 0 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50
௑ᫎ/ms
(a) n=1 8 (b) n=2
ଌஆቫႃԍࣨϙ/mV -4 4 0 ଌஆቫႃԍࣨϙ/mV -4 4 0
8
-8
0
0.288
0.144
0.432
0.594
௑ᫎ/ms 0.576 0.720 -8 0 0.198 0.396 ௑ᫎ/ms 0.792 0.990
(c) n=3 8 (d) n=4
ଌஆቫႃԍࣨϙ/mV -4 4 0 ଌஆቫႃԍࣨϙ/mV -4 4 0
8
-8
-8
0.24
0.90
0.48
0
0.72
௑ᫎ/ms 0.96 1.20 0 0.30 0.60 ௑ᫎ/ms 1.20 1.50
(e) n=5 8 (f) n=6
ଌஆቫႃԍࣨϙ/mV -4 4 0 ଌஆቫႃԍࣨϙ/mV -4 4 0
8
-8
1.02
0
1.26
0.34
0.68
௑ᫎ/ms 1.36 1.70 -8 0 0.42 0.84 ௑ᫎ/ms 1.68 2.10
(g) n=7 (h) n=8
图 6 激励信号周波数的选择
Fig. 6 Selection of cycle number of the excitation signal

到的时域信号进行特征参量提取，对弯管椭圆形冲
10
蚀缺陷变化程度进行评估。对椭圆形冲蚀缺陷的几
5 何尺寸变化研究共分为3 类：第一类a和b增加，c保
ႃԍࣨϙ/V 0 持不变；第二类 c 增加，a 和 b 保持不变；第三类 a、b

和c都增加。此外，本文也研究相同几何尺寸的椭圆
-5
形冲蚀缺陷在弯管不同位置对超声波传播过程的
-10
影响，通过接收端 4 片 PZT 采集到包含缺陷特征的
0 20 40 60 80
௑ᫎ/ms 超声波信号，最终实现椭圆形冲蚀缺陷在弯管上的
定位。
图 7 超声波激励信号
Fig. 7 Ultrasonic excitation signal 2.3 数值模拟相关设置

使用椭圆形缺陷表征弯管因冲蚀损伤形成的 对含缺陷的弯管进行超声数值模拟时，整个几
凹坑，通过控制椭圆的几何尺寸，研究冲蚀缺陷几何 何模型的离散化选用二次巧凑边点单元，相比于拉
尺寸变化对在弯管中超声波传播过程的影响，并通 格朗日单元，巧凑边点单元在声学仿真中表现出高
过接收端 4 片 PZT 采集含缺陷特征的超声波信号， 性能、高速度、高精度以及节省内存的优势。在软件
研究弯管椭圆形冲蚀缺陷几何尺寸变化对超声波 中对 PZT施加电压信号，通过逆压电效应产生超声
传播的影响程度，最终通过对接收端 4 片 PZT 采集 波，无需对凸台和弯管施加其他载荷 (位移)；再通