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申请/专利权人：重庆大学

摘要：本发明涉及一种核主泵电机屏蔽套裂纹失效模式的超声表征方法，属于核电装备状态监测领域。首先，通过环形超声换能器阵列在核主泵电机屏蔽套上激发出单一模态的超声波，以及通过对换能器接收到的超声信号相位、时延、幅值、频率等特征进行映射，实现对核主泵电机屏蔽套裂纹早起失效位置及裂纹大小的量化表征。考虑到核主泵电机屏蔽套两端裸露在外，可在不拆机前提下在裸露部位外置超声换能器且电机内部的电‑磁‑热耦合多物理场不会影响超声波在屏蔽套中的传播，本发明具有可行性，为核主泵电机屏蔽套运行安全可靠奠定基础和技术支撑。

主权项：1.一种核主泵电机屏蔽套裂纹失效模式的超声表征方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：S1：搭建含屏蔽套裂纹的主泵电机三维几何模型，根据屏蔽套的实际形状布置环形超声换能器阵列；换能器阵列分为两部分：一部分为发射阵列，用于在屏蔽套内激发出适合检测裂纹的超声波；另一部分为接收阵列，用于捕获屏蔽套内传播的超声波，获取屏蔽套超声检测数据；S2：不同的超声换能器激励方向在屏蔽套上激励出不同模态的导波，将超声换能器的激励方向设置为径向、轴向和切向三种不同的方向，通过仿真发现，超声换能器的激励方向为切向时，在屏蔽套上激励出单一模态的超声波，超声换能器的激励方向为径向和轴向时，在屏蔽套上激励出至少两种模态以上的超声波；S3：结合屏蔽套超声频散曲线，发现高阶模态的SH波，即SH1、SH2、SH3…具有频散现象，即波速随着频率的变化而变化且同一频率下存在多种模态的SH波，低阶模态的SH0超声波波速稳定，即波速不随着频率的变化而变化，且在100kHz以下仅存在SH0一种模态的导波，选择0-100kHz的激发频率激发SH0模态的导波用于屏蔽套诊断，考虑到超声波频率与裂纹识别精度成正比关系，为确定超声波的最佳激发频率的具体值，在仿真中以扫频的形式，将超声波激发频率设为50-100kHz，步长为5kHz激励屏蔽套，将仿真结果中多模态导波出现之前导波的最高频率，即所激励的超声波具有高诊断精度的同时还未出现频散现象，确定为超声波的最佳频率。S4：超声波在屏蔽套中以环形波包的形式进行传播，波包形状为并列的规则圆环，当其在传播过程中遇到裂纹时，发生反射现象；其中，遇到裂纹部分的超声波最先发生反射现象，整体反射回波波包呈现螺纹圆环，根据接收到的反射回波在相位上的差异实现裂纹在屏蔽套径向截面上的定位，结合超声波的波速和入射波与反射波的时间延迟实现裂纹的三位维定位；入射超声波在裂纹处的能量被分为两部分，一部分被反射回来，以反射回波的方式被接收换能器捕获，另一部分以入射波的形式继续传播至端部，通过仿真发现裂纹相对大小与反射回波和入射波之间的幅值比存在线性关系,为定量分析这种关系，用最小二乘法拟合出两者之间的关系，表达式如下式所示：ζ＝aλ+b其中，ζ为裂纹相对大小，a、b为常数，λ为裂纹回波与直达波之间的幅值比λ，根据裂纹反射回波与入射波的幅值比来量化裂纹大小，实现核主泵电机屏蔽套裂纹失效模式的表征。

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