对壁表面的变化的超声波检测制造技术

通过将输入超声波振动的脉冲传送进壁的近端表面并接着接收来自该近端表面的超声波振幅来检测壁表面的变化。所接收的超声波振动与已经从近端表面接收的之前检测的输出超声波振动的脉冲相比较，以便例如，识别当前输出超声波振动的脉冲的到达时间。该当前输出超声波振动的脉冲的到达时间可被用于检测壁表面的变化，如壁厚度的变化。其它实施方案可使用所接收的超声波振动的变化而不是到达时间检测壁的粗糙度轮廓的变化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】对壁表面的变化的超声波检测本专利技术设计超声波测试领域。更具体地说，本专利技术涉及对壁表面的变化的检测。从W0-A-2007/051959已知，提供了超声波检测器，其可被用于执行无损测试。一个期望的类型的测试是检测壁表面的变化。例如，这种壁可以是包含流体(例如腐蚀性流体或多相流体)的管道壁。这种流体可腐蚀或侵蚀壁的内表面且期望监测壁的厚度的这种变化或内壁粗糙度的变化。通过以这种方式监测，潜在的故障和危险可在问题出现前识别。作为实例，使用监测技术以跟踪在炼油厂中的管道内表面的腐蚀或侵蚀可允许油的安全提炼，否则由于油腐蚀或侵蚀炼油厂的管道的方式，这被认为是非常困难的。上述类型的测量的问题是管道的内表面可被腐蚀或侵蚀以致形成粗糙的表面，其具有散射被用于测量壁厚度的超声波振动的影响，以这样的方式导致壁厚度测量的不可接受的精度。该粗糙表面散射的讨论可在贾维斯(Jarvis)和塞格拉(Cegla)在美国声学学会杂志 132 (3) (Journal of the Acoustical Society of America 132 (3))，2012 年 9 月，1325 至 1335 页中的“Applicat1n Of The Distributed Point Source Method To RoughSurface Scattering And Ultrasonic Wall Thickness Measurement (对粗糖表面散射和超声波壁厚度测量的分散点源方法的应用)”中找到。从一个方面来看，本专利技术提供了检测壁表面变化的方法，所述方法包括下列步骤:将输入超声波振动的脉冲传送进所述壁的近端表面，所述输入超声波振动的脉冲传播通过所述壁以在所述近端表面形成当前输出超声波振动的脉冲；在所述近端表面接收超声波振动；比较所接收的超声波振动与在所述近端表面接收的之前检测的输出超声波振动脉冲以检测所述壁的所述表面的变化。本技术认为粗糙表面散射可显著地改变检测的超声波振动脉冲的形式(如相位变化、波形变化、色散等)，这样的方式导致精确地和可靠地检测用于检测壁表面变化的输出超声波振动脉冲的到达时间变得困难。当前输出超声波振动脉冲的更精确的到达时间可通过比较所接收的超声波振动与之前检测的输出超声波振动脉冲来找到。之前检测的输出超声波振动脉冲将可能具有与待检测的当前输出超声波振动脉冲类似的形式并且相应地与该之前检测的输出超声波振动脉冲的比较可用于更精确地确定当前输出超声波振动脉冲的到达时间。因此，期望从中确定当前输出超声波振动脉冲的所接收的超声波振动与将可能已经受到粗糙表面散射将施加的相似的相移、色散和波形变化的历史检测的超声波振动脉冲相比较。为了测量壁厚度，输入超声波振动脉冲传播穿过壁厚度、从壁的远端表面反射并穿过壁厚度返回至近端表面以便形成当前输出超声波振动脉冲。因此，向其中送入输入超声波振动脉冲的壁的近端表面可以是管道的外表面而远端表面可以是管道的内表面，该内表面可能受到导致来自该远端表面的粗糙表面散射的腐蚀或侵蚀。当壁的近端表面是可触及的，输入超声波振动在壁的近端表面产生。输入超声波振动可被直接应用于近端表面或可经由楔形物、耦合流体或将对本
中的技术人员来说熟悉的其他间接机构被应用于近端表面。这些传送和接收来自壁的超声波振动的各种间接方式被全部包含在本技术中。在一些实施方案中，在近端表面的输出位置处被接收作为输出超声波振动的参考脉冲之前，超声波振动的输入的脉冲还可从近端表面的输入位置在实质上平行于近端表面的方向上传播，输出超声波振动的参考脉冲在输出位置处在当前超声波振动脉冲之前被接收。沿着壁的近端表面的直接传播生成可用于补偿在传送和接收操作中的变化的参考脉冲并因此更精确地隔离涉及超声波振动通过壁厚度至壁远端表面的传播的测量。所接收的超声波振动与之前检测的超声波振动脉冲的比较可采用各种不同的形式。该比较可使用不同的时间偏移量计算互相关值、互协方差值或相似性值并接着使用这些值中的最大值确定当前超声波振动脉冲的到达时间。将当前输出超声波振动脉冲与之前检测的输出超声波振动脉冲相关联更有可能精确地确定到达时间(最大相关性时间)，因为被比较的两个脉冲将可能受到相似的粗糙表面散射的影响。如上面讨论的用于确定相关性值的不同的时间偏移量对应于超声波振动穿过被监测的壁的不同传播时间。该传播时延一般地可以是一阶传播时延，其中，超声波在每一个方向上穿过壁一次，但是也可能检测到更高阶的传播时延，其中，超声波在每一个方向上穿过壁多于一次(尽管粗糙表面散射的增加的影响很可能使这些脉冲越来越难以准确测定)O可能所接收的超声波信号和之前检测的输出超声波信号脉冲之间的比较可通过直接地比较所关注的振动的检测样本值来执行。然而，也可能该比较可在另一个域中执行，诸如通过在做出比较之前对振动进行傅里叶变换或使振动受到小波变换。在与比较相关的信号处理中的这些变化被全部包含在本技术中。在由本技术检测的壁的变化可以是上面讨论的壁厚度的变化。也可能的是，壁的变化可以是在壁的全体厚度中没有出现任何显著变化时产生的壁的表面轮廓的变化。例如，壁的轮廓的这种变化可指示出现在不可触及的远端表面上的任何不期望的过程的性质，这是因为不同的过程可导致远端表面的轮廓的不同变化。该比较可需要储存先前的输出超声波振动脉冲的表示以用作之前检测的输出超声波振动脉冲。例如，该表示可以是采样值(可能是上采样)序列或可以是储存在另一个域的表示，例如频域或与小波变换相关的域。该表示可直接理解为包括从之前检测的输出超声波振动脉冲中采集的采样值的序列。在其它实施方案中，该表示可以是输出超声波振动的模型化脉冲，其已经从之前检测的输出超声波振动脉冲得到(如之前检测的脉冲可以被用于生成管道的远端表面的模型并且该表面模型进而被用于模型化超声波振动的输出脉冲，该超声波振动可与从随后的脉冲中接收的超声波振动相比较)。用于比较的之前的输出超声波振动脉冲可以是前面紧邻的输出超声波振动脉冲，因为这很可能与当前的输出超声波振动脉冲具有最高的关联性，但是可能在时间上更大地分离的之前的脉冲可被利用，具有可接受的结果。当确定管道壁厚度时，则所测量的厚度可随时间的推移被使用以监测管道的内部腐蚀率，以这样的方式给出该管道潜在故障的预先警告。从另一个方面来看，本专利技术提供了使用传送进所述壁的近端表面的输入超声波振动的脉冲检测壁表面变化的信号处理的方法，所述输入超声波振动的脉冲传播穿过所述壁以形成在所述近端表面处的当前输出超声波振动的脉冲和在所述近端表面的超声波振动，所述方法包括下列步骤:比较所接收的超声波振动与在所述近端表面接收的之前检测的输出超声波振动脉冲以检测所述壁的所述表面的变化。应理解，超声波振动的传送和接收可发生在传感器位置处，传感器位置远离比较被执行的位置，该比较检测超声波振动的脉冲的到达时间和例如对应的壁厚度检测。传感器可执行超声波振动的传送和接收并将所采集的信号传送给远程设施，然后远程设施执行比较并检测所需的壁的变化，然后返回结果至原始点或用于监测系统的用户的解释和行动的潜在的不同的点。从另一个方面来看，本专利技术提供了用于检测壁表面变化的系统，所述系统包括:传送器，该传送器配置成将输入超声波振动的脉本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种检测壁的表面的变化的方法，所述方法包括下列步骤：将输入超声波振动的脉冲传送进所述壁的近端表面，所述输入超声波振动的脉冲传播通过所述壁以在所述近端表面形成当前输出超声波振动的脉冲；在所述近端表面接收超声波振动；比较接收的超声波振动与在所述近端表面接收的之前检测的输出超声波振动的脉冲，以检测所述壁的所述表面的变化。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗雷德里克·伯特·瑟格拉，阿提拉·盖达西，
申请(专利权)人：永感有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB