超声导波检测技术及应用

第1章绪论（1）1.1引言（1）1.2超声导波与超声体波（3）1.3超声导波的基本特性（5）1.3.1超声导波的传播特性（5）1.3.2超声导波的波结构（13）参考文献（15）第2章超声波的反射与折射（23）2.1垂直入射波的反射与透射系数（23）2.2斜入射波的Snell定律（27）2.3临界角与波形转换（29）2.4折射的慢度图和临界角分析（30）2.5斜入射波的反射与透射系数（31）2.5.1固固界面（31）第1章绪论（1）1.1引言（1）1.2超声导波与超声体波（3）1.3超声导波的基本特性（5）1.3.1超声导波的传播特性（5）1.3.2超声导波的波结构（13）参考文献（15）第2章超声波的反射与折射（23）2.1垂直入射波的反射与透射系数（23）2.2斜入射波的Snell定律（27）2.3临界角与波形转换（29）2.4折射的慢度图和临界角分析（30）2.5斜入射波的反射与透射系数（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）参考文献（34）第3章基础结构中的超声导波（35）3.1板中的超声导波（35）3.1.1各向同性介质（35）3.1.2膨胀波和等容波（37）3.1.3自由边界条件板问题（37）3.1.4波结构（40）3.1.5压缩波和弯曲波（44）3.2管中的纵向超声导波（44）3.2.1解析求解方法（44）3.2.2激发条件和周向能量分布（51）3.2.3激发源的影响（54）3.3管中周向超声导波（57）3.3.1周向超声导波的控制方程推导（58）3.3.2多层环面中的周向波（63）3.3.3管中保护覆层对周向导波传播的影响（66）参考文献（68）第4章复杂结构中的超声导波（70）4.1各向异性介质的克里斯托费尔方程（70）4.2关于速度、波和慢度面（72）4.3层状材料中的超声导波（74）4.3.1界面波（75）4.3.2无限基底上层状材料中的声传播（79）4.3.3多层材料中的超声导波（81）4.4各向异性介质中的超声导波（86）4.4.1相速度频散曲线（86）4.4.2传播方向对超声导波的影响（88）4.4.3多层复合材料的超声导波传播（89）4.5黏弹性介质中的超声导波（91）4.5.1黏弹性模型（92）4.5.2黏弹各向同性板（94）4.5.3黏弹正交各向异性板（94）4.5.4黏弹性介质层中的兰姆波（95）参考文献（97）第5章超声导波的信号处理（98）5.1时频分析方法（98）5.1.1传统时频分析方法介绍（98）5.1.2导波信号的时频分析方法（99）5.1.3时频分析重排方法介绍（100）5.2时间反转法（101）5.2.1基于传递函数的时间反转导波场（102）5.2.2时间反转波场的空间聚焦效应（105）5.2.3时间反转波场的时间聚焦效应（108）5.2.4基于时间反转的导波检测方法（110）5.3全聚焦成像方法（112）5.3.1超声阵列全聚焦成像（113）5.3.2超声阵列相位成像（114）5.3.3超声阵列矢量全聚焦成像（115）参考文献（117）第6章导波检测设备（118）6.1超声导波换能器（120）6.1.1压电式导波换能器（120）6.1.2磁致伸缩式导波换能器（122）6.1.3电磁超声式导波换能器（136）6.1.4激光超声式导波换能器（137）6.2导波检测仪器（139）6.2.1集成式导波检测仪器的主要技术指标（139）6.2.2检测设备国内外现状及设备参数（140）6.2.3国内开发的导波检测设备简介（141）6.3导波检测软件（154）6.3.1导波激励控制软件（154）6.3.2导波信号分析及成像软件（159）6.4导波检测设备性能（164）6.4.1检测设备的导波脉冲发射（164）6.4.2检测设备的导波方向控制（171）6.4.3检测设备导波距离幅值分析（174）参考文献（175）第7章试块及检测工艺（176）7.1试块（176）7.1.1试块的用途（176）7.1.2试块的分类（177）7.1.3试块的要求与维护（178）7.2检测工艺（178）7.2.1通用导波检测工艺设计（178）7.2.2通用导波检测工艺规程（179）7.2.3检测设备的校准与工艺验证（180）7.3检测质量控制（181）7.3.1检测设备的质量控制要素（181）7.3.2检测设备维护保养与安全要求（182）参考文献（183）第8章超声导波检测技术应用（184）8.1板材缺陷的超声导波检测（184）8.1.1板材的主要类型（184）8.1.2板材中常见缺陷（184）8.1.3板材缺陷超声导波检测（186）8.1.4板材缺陷超声导波检测应用实例（189）8.2管道缺陷的超声导波检测（198）8.2.1管道及管道缺陷分类（198）8.2.2管道缺陷超声导波检测（199）8.2.3管道缺陷超声导波检测应用实例（201）8.3压力容器的超声导波检测（211）8.3.1压力容器及容器缺陷分类（211）8.3.2压力容器缺陷超声导波检测（212）8.3.3压力容器超声导波检测应用实例（216）8.4结构完整性监测（219）8.4.1结构健康监测技术简介（219）8.4.2基于嵌入式压电晶片主动传感器（PWAS）的时间反转导波监测（223）8.4.3超声导波在线监测系统（225）参考文献（226）附录（228）附录1GB/T 31211.1—2024 无损检测超声导波检测第1部分：总则（228）附录2Q/SY 05184—2019钢制管道超声导波检测技术规范（242）附录3GB/T 31211.2—2024无损检测超声导波检测第2部分：磁致伸缩法（246）附录4Q/SY 1485—2012立式圆筒形钢制焊接储罐在线检测及评价技术规范（257）附录5BS 9690-1《无损检测——导波检测第1部分：通则》（Nondestructive testingGuided wave testing Part 1：General guidance and principles）（273）附录6BS 9690-2《无损检测——导波检测第2部分：管道和结构管材导波检测的基本要求》（Nondestructive testingGuided wave testing Part 2：Basic requirements for guided wave testing of pipes，pipelines and structural tubulars）（284）附录7ASTM E2775-16《使用压电效应转导对地上钢管进行导波测试的标准实践》（Standard practice for guided wave testing of above ground steel pipework using piezoelectric effect transduction）（296）附录8ASTM E2929-18（2022）《非埋地钢管磁致伸缩超声导波检测规程》（Standard practice for guided wave testing of above ground steel piping with magnetostrictive transduction）（309）附录9其他标准（321）符号表