《管道缺陷電磁超聲螺旋導波層析成像方法》基於超聲導波檢測法開展研究，設計了用於金屬管道的螺旋蘭姆波電磁超聲換能器結構；提出了多模態導波分離方案，形成了不同模態導波信號的走時和幅度特征提取算法；建立了基於概率性重構的缺陷定性評估方法和基於超聲衍射的缺陷定量評估方法；為管道無損檢測和管道結構健康監測提供了新的思路。

●第1章緒論
1.1選題背景和意義
1.2管道電磁超聲導波檢測的研究現狀
1.2.1電磁超聲導波激發機理
1.2.2管道中的超聲導波
1.3導波投影數據提取方法研究現狀
1.3.1導波與缺陷的相互作用
1.3.2導波信號分析與投影數據提取
1.4管道缺陷導波成像方法研究現狀
1.5本書研究內容

第2章管道螺旋蘭姆波電磁超聲換能器研究
2.1本章引論
2.2螺旋蘭姆波電磁超聲換能器結構設計
2.2.1蘭姆波的基礎理論
2.2.2螺旋蘭姆波換能器設計
2.3管道螺旋蘭姆波洛倫茲力理論模型
2.4螺旋蘭姆波換能器性能仿真驗證
2.5螺旋蘭姆波換能器試驗驗證和比較分析
2.5.1平臺搭建和試驗驗證
2.5.2與傳統換能器的比較
2.6本章小結

第3章超聲導波重疊信號分離和特征提取
3.1本章引論
3.2重疊信號分離識別和特征提取
3.2.1導波的頻散和多模特性
3.2.2多項式Chirplet變換
3.2.3基函數的構建
3.2.4非平穩信號的瞬時頻率
3.3重疊導波信號分離和特征提取步驟
3.4仿真信號試驗驗證
3.4.1邊界反射案例
3.4.2變距離缺陷下的穩健性驗證
3.5復雜反射試驗驗證和比較
3.5.1考慮缺陷和邊界帶來的重疊
3.5.2進一步比較和分析
3.6本章小結

第4章基於直射線近似的快速螺旋導波層析成像
4.1本章引論
4.2管道多螺旋角度導波直線傳播模型
4.3概率性重構成像方法
4.3.1基於信號差異繫數的成像模型
4.3.2概率性重構方法步驟
4.4基於概率性重構的層析成像仿真試驗驗證
4.4.1單缺陷案例
4.4.2雙缺陷案例
4.5實際復雜缺陷試驗驗證
4.5.1平臺搭建和成像驗證
4.5.2進一步比較和分析
4.6本章小結

第5章基於超聲衍射的高分辨率螺旋導波層析成像
5.1本章引論
5.2針對跨孔層析的傅裡葉衍射定理
5.3壓縮感知波動層析成像模型
5.3.1非均勻快速傅裡葉變換
5.3.2有限投影下的層析重建
5.3.3壓縮感知求解模型
5.4基於超聲衍射的層析成像方法與步驟
5.5階梯狀缺陷波動層析成像仿真試驗驗證
5.6復雜缺陷波動層析成像試驗驗證
5.6.1實際復雜缺陷成像驗證
5.6.2進一步比較和分析
5.7本章小結

第6章總結與展望
6.1結論
6.2進一步工作的建議

參考文獻

各類管道廣泛應用於電力、石化航空航天等領域。這些管道大多處於嚴苛的運行環境或復雜的運行工況中,需要及時獲取其結構健康狀況並檢測出其缺陷。本書基於超聲導波檢測法開展研究，設計了應用於金屬管道的螺旋蘭姆波電磁超聲換能器結構，確立了設計原則;提出了多模態導波分離方案，形成了不同模態導波信號的走時和幅度特征提取算法;建立了基於概率性重構的缺陷定性評估方法和基於超聲衍射的缺陷定量評估方法。本書可作為從事管道無損檢測、管道結構健康監測、管道故障預測與健康管理等相關專業領域研究人員的參考書籍。

王哲 著