仪器仪表学报

作者：方舟，陈千禧，黄宴委

单位：方舟,福州大学电气工程与自动化学院福州350108,,陈千禧,福州大学电气工程与自动化学院福州350108,,黄宴委,福州大学电气工程与自动化学院福州350108,sjtu_huanghao@fzu.edu.cn,

关键词：聚乙烯管;热熔接头;无损检测;非对称导波

基金：国家自然科学基金（52205557）、福建省自然科学基金（2023J05107）项目资助

对称导波模态在传播至圆管缺陷位置时，因缺陷导致的能量不均匀反射会产生非对称导波，其传播特性与缺陷的位置、尺寸存在量化关系，可以用于检测圆管缺陷。然而，聚乙烯(PE)管中缺陷产生的非对称导波传播特性目前并不明确。针对埋地聚乙烯管热熔焊接接头开裂的问题，研究了非对称纵向导波L(M,2)在聚乙烯管中的能量分布规律，并利用该规律检测与评估聚乙烯管中热熔焊接接头的缺陷。为分析聚乙烯管热熔焊接接头缺陷产生的非对称导波，首先，通过理论研究了离散分布式压电阵列在金属圆管中激励非对称导波的可行性。并优化压电陶瓷阵列的压电陶瓷数量。其次，提出了缺陷诱导非对称导波的方法，并通过仿真验证了可以利用缺陷产生的非对称导波来检测与评估缺陷。再将优化的压电陶瓷阵列用于聚乙烯管中非对称导波的激励，并量化分析了其在聚乙烯管中的轴向传播特性。再通过实验验证了聚乙烯管中缺陷产生的非对称导波传播特性与理论相符。随后，带有热熔焊接接头聚乙烯管中的实验证明了完好的焊接接头不会产生非对称导波。最后，埋地聚乙烯管实验表明通过分析热熔焊接接头缺陷产生的非对称导波，能够判断埋地聚乙烯管热熔焊接接头是否存在缺陷，并评估缺陷的周向位置。

来源：2025年第8期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

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