超声导波聚焦检测系统

长距离超声波测试的操作原理和说明

1. 背景
     长距离超声波用于检测管道的金属损失是一种无损检测技术（NDT），在一个测试点对于一个大的长距离的管道的材料进行**的检测，Teletest是发射脉冲回波系统。该技术开始应用于检验保温层下的石油化工厂的管网系统，现在已经被广泛的应用到其它的不可能检测的管道情况，例如埋藏管道、有套筒或抬高的管道等。
 
Teletest 主要是扫描工具，检测的目的是对长管道的壁厚快速的进行**的测试，找出腐蚀或冲蚀的区域，为其他NDT方法提供评价的基础，如射线、常规超声波。该技术的管道内外部的灵敏度是相同的。该系统完全由计算机控制、数据采集、显示和分析，见图1。
 
2. 操作原理
Teletest 采用低频导波技术，操作频率刚好在可听频率以上，声波从固定在管道周围的探头环发射，见图2。这些低频（属超声波范畴）必须以适当的声波模式被产生。该频率范围不需要液体进行耦合，采用机械或气体施加到探头的背面以保证探头与管道表面接触，从而达到超声波良好的耦合。管道环向的超声波探头均匀的间隔排列，使得声波以管道轴芯为对称传播。这些声波可能是可视的，因为环向声波沿着管道传播，整个管道壁被声波的运动激励，管道作为波导媒体而‘工作’，即导波名词来源。
 
导波的传播主要被声波的频率和材料的厚度控制，在遇到管道壁厚发生变化的位置，无论增加或减少，一定比例能量被反射回到探头，因此为检测不连续性提供了机理。在这种情况下，管道的特征如环行焊缝、壁厚的增加在管道周向是对称的，因此上升的环向波峰被均匀的反射回来。而反射的声波也是对称的，由特优良的相同的声波模式作为入射波，在有腐蚀的区域，厚度的减少将被集中，导致入射声波的散射附加到反射并发生模式转换。因此组成的反射波模式加上模式转换组份。模式转换声波由于不统一的声源趋于产生管道弯曲波，该信号的出现是不连续的强烈显示，如腐蚀。Teletest 能够检测和区分对称波和弯曲波，并且能显示这两种声波。被显示的反射作为提纯的信号，在幅度与距离的A扫描显示中，与常规的超声波显示相似，但是测量的时间基为几十米，而不是厘米。
 
对于导波系统，与常规的不同的主要的复杂情况是导波的分散种类，就是说大多的导波的速度随频率发生变化，这就产生了一系列的复杂问题，一个是校准A扫