波导杆中声发射源传播特性实验研究

    波导杆是一种辅助检测工具,由直杆和接头构成。在声发射检测中,对于高温容器,不能直接将常温传感器耦合到其表面进行检测;对于地下管道等在特定条件下,也不方便将传感器直接贴到被测件表面[1]。采用波导杆辅助检测技术可以完成声发射检测。1972年就有人利用波导杆对原子能压力容器进行了在线监测与可靠性评定,取得了很好的效果[1, 2]。笔者通过对不同长度、不同直径波导杆中模拟声发射信号传播过程的实验研究,得到了声发射波在波导杆中传播过程衰减较小的结论,为特殊工况下应用波导杆进行辅助检测提供了重要实验依据。

    1 实验系统

    图1为波导杆断铅实验装置简图。实验采用美国PAC公司生产的16通道数字声发射检测系统、R15传感器和1801A前置放大器。实验用波导杆参数见表1。

    2 实验过程

    如图1所示,在波导杆A端给断铅信号,断铅应力波在波导杆中传播至B端传感器处,经前置放大器由全数字声发射仪采集、处理后显示输出。

    实验步骤如下:

    a.按图1所示,建立测试系统,并进行参数设置,将<18mm@3m的波导杆接入实验系统,在一端涂上耦合剂(采用真空脂)后,安装R15传感器;

    b.在A端给标准断铅信号,进行数据采集;

    c.将各直径波导杆依次接入实验系统中,重复a、b步骤;

    d.将各直径波导杆截断至2m长,重复a~c步骤;

    e.将各直径波导杆截断至1m长,重复a~c步骤;

    .f数据处理与分析。

    3 实验结果与分析

    3.1 标准断铅声发射信号波形

    在波导杆断铅端处给断铅信号,得到长度为3m、2m和1m的3幅不同直径波导杆时域波形图,见图2~4。

    从图2~4可以看出:

    a.波导杆长度愈短,波形图的波形越混乱。这是由于波导杆长度较短时,反射次数也相对增加,加上各种波形转换频繁而使各种波相互叠加所致。

    b.波导杆长度相同时,直径小的波导杆对信号的增益作用较明显。

    3.2 波导杆直径与首次反射幅值之间的关系

    各长度波导杆直径与峰值电压关系如图5所示。

    从图5可以看出,随着波导杆直径的增加,幅值的衰减降低。因此,在相同长度的条件下,优先选用粗杆。1m长波导杆直径与幅值关系曲线在2m长波导杆关系曲线之上, 2m长波导杆直径与幅值关系曲线在3m长波导杆关系曲线之上。这说明波导杆直径相同时,长波导杆对信号的衰减较大,而短波导杆对信号的衰减较小。