基于晚期信号斜率的脉冲涡流检测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于晚期信号斜率的脉冲涡流检测方法及装置，属于管道无损检测技术领域。本发明专利技术包括如下步骤：S1：将传感器探头放置于管道或包覆层表面，设置各项参数；S2：前10‑20点定点检测，并将壁厚值及特征值设定为参考值；S3：手持移动传感器探头，获得各待测位置的特征值；S4：利用核心算法软件计算特征值及壁厚值；S5：以图形形式显示检测区域各位置的壁厚值，获得缺陷位置。本发明专利技术可以通过检测数据获得相对应检测位置的壁厚值，实现缺陷的检测和定位；该方法计算简单，且不受检测对象材质及管径大小等因素影响。本发明专利技术可以广泛运用于基础化工和石油炼化行业金属管道和设备的无损检测场合。

【技术实现步骤摘要】
基于晚期信号斜率的脉冲涡流检测方法及装置
本专利技术涉及一种基于晚期信号斜率的脉冲涡流检测方法及装置，属于管道无损检测

技术介绍
脉冲涡流检测技术是涡流检测技术的一个分支。与传统的涡流检测技术不同，脉冲涡流检测技术用方波或阶跃方式作为激励方式，激励能量更强，具有很好的穿透性能，能够穿透几十甚至上百毫米的包覆层(保温层和保护层)，脉冲涡流信号中包含丰富的被测管道和设备信息，可真正实现在不拆除包覆层的情况下对承压管道或设备的不停机检测。不同于超声波测厚定点检测的方式，脉冲涡流检测技术属于非接触式检测技术，采样速度快、无需进行表面处理、提离高度对结果影响小，可以对承压管道或设备(尤其是带包覆层的管道和设备)的壁厚进行扫查检测，快速发现缺陷并定位缺陷位置，大大提高检测效率、降低检测成本，具有良好的应用前景。由于脉冲涡流信号频率宽、管道材料多种多样、检测工况复杂，造成脉冲涡流检测信号复杂，而要准确的对管道的壁厚减薄情况进行评估，首先就要从复杂的检测信号中选择并提取合适的特征值。现有已公开的脉冲涡流检测采用的特征值包括：差分峰值、差分峰值时间、过零点、提离交叉点、拐点时间和晚期信号斜率等，其中：差分峰值、差分峰值时间、过零点和提离交叉点更多用于非铁磁性材料的壁厚检测，拐点时间和晚期信号斜率可用于铁磁性材料的壁厚检测。现有的处理方式一般采用数学拟合的方法获得，即：在不同壁厚的标准样板上提取特征值，再利用多组相对应的标准壁厚和特征值组合拟合得到特征值与壁厚的算法(关系式)。这种通过数学拟合方法获得的算法一方面计算相对复杂，另一方面检测数据仍然会受到检测对象材质及管径大小等因素影响，从而在检测时造成一定误差。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述缺陷，本专利技术提出了一种基于晚期信号斜率的脉冲涡流检测方法及装置，采用脉冲涡流检测信号的晚期信号斜率(斜率)作为特征值，并将待测区域与参考区域特征值进行比较，从得到待测区域的壁厚，以判断缺陷及缺陷所在位置；针对基础化工和石油炼化行业金属管道和设备的无损检测领域，适合在役金属管道和设备腐蚀缺陷的检测，可以在不拆除包覆层、不做表面处理的情况下对金属管道或设备进行检测，以发现和定位腐蚀缺陷和安全隐患位置。本专利技术所述的基于晚期信号斜率的脉冲涡流检测方法，包括如下步骤：S1：将传感器探头放置于管道或包覆层表面，设置各项参数，包括如下小步：S11：将数据处理终端与脉冲涡流主机相连，根据管道的管径大小、包覆层厚度、壁厚参数，利用数据处理终端中的核心算法软件设置检测的发射频率和发射电压，其中发射频率在0.25-32HZ之间选择，发射电压在2-20V之间选择；S12：将传感器探头与脉冲涡流主机相连，并将传感器探头置于管道外表面，等待检测指令的发出；S13：利用数据处理终端中的核心算法软件发出检测指令，脉冲涡流主机接收到检测指令后向传感器探头发出发射电流，随后传感器探头向被测对象发射信号，并开始接收脉冲涡流检测信号，脉冲涡流检测信号表现为随时间衰减的一组感应电压值；S2：前10-20点定点检测，并将壁厚值及特征值设定为参考值，包括如下小步：S21：传感器探头在被检对象的第一个位置停留检测10-20个脉冲涡流信号，将这个位置设置为参考位置；S22：利用核心算法软件计算出该位置的10-20个特征值的平均值，设置该平均值为参考特征值Cr；S23：并利用超声波测厚仪对测出该位置的壁厚值或根据设计数据设定壁厚值，设置该壁厚值为参考壁厚值dr；；S3：手持移动传感器探头，获得各待测位置的特征值，包括如下小步：S4：利用核心算法软件计算特征值及壁厚值，包括如下小步：对于位置X，利用核心算法软件计算得到特征值Cx及壁厚值dx；C≈π2/μσd2(1)其中，C为晚期信号斜率，μ为管道的磁导率，σ为管道的电导率，d为管道的壁厚值；对公式(2)进行修正，得到：其中，dr为参考区域的壁厚值，为已知量；dx为待测区域的壁厚值，为未知量；Cr和Cx分别为参考区域和待测区域的特征值，α是一个为正整数的系数，当以晚期信号斜率/斜率为特征值时其值接近于0.5，且不受试件的磁导率和电导率的影响；S5：以图形形式显示检测区域各位置的壁厚值，获得缺陷位置，包括如下小步：其壁厚计算结果将以实时成像结果显示在核心算法软件的显示界面；随着传感器探头的连续移动，将获得探头移动中各位置的对应壁厚值，并在核心算法软件中以图形的形式显示出来，通过解读该图形，即可找到缺陷位置及缺陷位置的壁厚值。优选地，所述步骤S4中利用核心算法软件计算特征值及壁厚值，包括如下具体步骤：S41：位置X处的脉冲涡流检测信号表现为一组随时间衰减的感应电压值，表示为(Ti，Vi),其中Ti表示衰减时间，Vi表示在Ti检测到的感应电压值，i表示时窗号；每个检测位置X的脉冲涡流检测信号具有的时窗数为20-124；S42：脉冲涡流信号的特点为：早期信号幅值大，可达到几伏级别，晚期信号幅值小，为微伏级别；与壁厚相关的信息体现在晚期信号中；因此需要对脉冲涡流信号进行如下处理:S421：对位置X处的脉冲涡流信号中的感应电压值取对数值，得到一组随时间衰减的感应电压对数值(Ti，lnVi)；S422：对此组数据中的感应电压对数值进行归一化处理，即：以时窗1的感应电压对数值作为基准值，时窗2以后的感应电压对数值均除以基准值，记为(Ti，Wi)，其中i≥2；S423：考虑到早期数据与壁厚不相关，去除前8组时窗数据，得到(Ti，Wi)，其中i≥9；S43：计算Wi-Wi+1,得到一组(Wi-Wi+1)，其中i≥9；S44：求取最大值(Wi-Wi+1)max，(Wi-Wi+1)max对应的时窗号imax为脉冲涡流信号穿透管道的时窗号，imax前的几个时窗即为晚期信号的区间，选取imax-3到imax-1三个时窗的脉冲涡流检测信号作为特征值，即：晚期信号斜率/斜率的计算区间；S45：计算步骤S63中得到的计算区间三个时窗的(Ti，lnVi)拟合直线的斜率，并对斜率求绝对值，该斜率绝对值即为待测位置X处的特征值Cx；S46：根据公式(3)及S3中得到的参考壁厚值dr，参考特征值Cr和步骤S44中得到的待测位置X处的特征值Cx，得到待测位置X的壁厚值dx。本专利技术所述的基于晚期信号斜率的脉冲涡流检测装置，包括管道、传感器探头、脉冲涡流主机和数据处理终端，管道外表面设置有包覆层；传感器探头沿管道表面或者包覆层表面移动，获得移动路径上不同位置X的脉冲涡流信号；传感器探头包括骨架、激励线圈和接收线圈，骨架上缠绕有激励线圈和接收线圈；脉冲涡流主机接收到检测指令后向传感器探头发出发射电流，传感器探头通过激励线圈向被测对象发射信号，并通过接收线圈开始接收脉冲涡流检测信号，脉冲涡流检测信号表现为随时间衰减的一组感应电压值。优选地，所述数据处理终端中安装有核心算法软件，核心算法软件应用权本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于晚期信号斜率的脉冲涡流检测方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS1：将传感器探头(2)放置于管道(1)或包覆层表面，设置各项参数，包括如下小步：/nS11：将数据处理终端(4)与脉冲涡流主机(3)相连，根据管道(1)的管径大小、包覆层厚度、壁厚参数，利用数据处理终端(4)中的核心算法软件设置检测的发射频率和发射电压，其中发射频率在0.25-32HZ之间选择，发射电压在2-20V之间选择；/nS12：将传感器探头(2)与脉冲涡流主机(3)相连，并将传感器探头(2)置于管道(1)外表面，等待检测指令的发出；/nS13：利用数据处理终端(4)中的核心算法软件发出检测指令，脉冲涡流主机(3)接收到检测指令后向传感器探头(2)发出发射电流，随后传感器探头(2)向被测对象发射信号，并开始接收脉冲涡流检测信号，脉冲涡流检测信号表现为随时间衰减的一组感应电压值；/nS2：前10-20点定点检测，并将壁厚值及特征值设定为参考值，包括如下小步：/nS21：传感器探头(2)在被检对象的第一个位置停留检测10-20个脉冲涡流信号，将这个位置设置为参考位置；/nS22：利用核心算法软件计算出该位置的10-20个特征值的平均值，设置该平均值为参考特征值C...

【技术特征摘要】
1.一种基于晚期信号斜率的脉冲涡流检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：将传感器探头(2)放置于管道(1)或包覆层表面，设置各项参数，包括如下小步：
S11：将数据处理终端(4)与脉冲涡流主机(3)相连，根据管道(1)的管径大小、包覆层厚度、壁厚参数，利用数据处理终端(4)中的核心算法软件设置检测的发射频率和发射电压，其中发射频率在0.25-32HZ之间选择，发射电压在2-20V之间选择；
S12：将传感器探头(2)与脉冲涡流主机(3)相连，并将传感器探头(2)置于管道(1)外表面，等待检测指令的发出；
S13：利用数据处理终端(4)中的核心算法软件发出检测指令，脉冲涡流主机(3)接收到检测指令后向传感器探头(2)发出发射电流，随后传感器探头(2)向被测对象发射信号，并开始接收脉冲涡流检测信号，脉冲涡流检测信号表现为随时间衰减的一组感应电压值；
S2：前10-20点定点检测，并将壁厚值及特征值设定为参考值，包括如下小步：
S21：传感器探头(2)在被检对象的第一个位置停留检测10-20个脉冲涡流信号，将这个位置设置为参考位置；
S22：利用核心算法软件计算出该位置的10-20个特征值的平均值，设置该平均值为参考特征值Cr；
S23：并利用超声波测厚仪对测出该位置的壁厚值或根据设计数据设定壁厚值，设置该壁厚值为参考壁厚值dr；；
S3：手持移动传感器探头(2)，获得各待测位置的特征值，包括如下小步：
S4：利用核心算法软件计算特征值及壁厚值，包括如下小步：
对于位置X，利用核心算法软件计算得到特征值Cx及壁厚值dx；
C≈π2/μσd2(1)
其中，C为晚期信号斜率，μ为管道(1)的磁导率，σ为管道(1)的电导率，d为管道(1)的壁厚值；



对公式(2)进行修正，得到：



其中，dr为参考区域的壁厚值，为已知量；dx为待测区域的壁厚值，为未知量；Cr和Cx分别为参考区域和待测区域的特征值，α是一个为正整数的系数，当以晚期信号斜率/斜率为特征值时其值接近于0.5，且不受试件的磁导率和电导率的影响；
S5：以图形形式显示检测区域各位置的壁厚值，获得缺陷位置，包括如下小步：
其壁厚计算结果将以实时成像结果显示在核心算法软件的显示界面；随着传感器探头(2)的连续移动，将获得探头移动中各位置的对应壁厚值，并在核心算法软件中以图形的形式显示出来，通过解读该图形，即可找到缺陷位置及缺陷位置的壁厚值。


2.根据权利要求1所述的基于晚期信号斜率的脉冲涡流检测方法，其特征在于，所述步骤S4中利用核心算法软件计算特征值及壁厚值，包括如下具体步骤：
S41：位置X处的脉冲涡流检测信号表现为一组随时间衰减的感应电压值，表示为(Ti，Vi),其中Ti表示衰减时间，Vi表示在Ti检测到的感应电压值，i表示时窗号；每个检测位置X的脉冲涡流检测信号具有的时窗数为20-124；
S42：脉冲涡流信号的特点为：早期信号幅值大，可达到几伏级别，晚期信号幅值小，为微伏级别；与壁厚相关的信息体现在晚期信号中；因此需要对脉冲涡流信号进行如下处理:
S421：对位置X处的脉冲涡流信号中的感应电压值取对数值，得到一组随时间衰减的感应电压对数值(Ti，lnVi)；
S422：对此组数据中的感应电压对数值进行归一化处理，即...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷雪峰，崔建杰，窦凤杰，程千里，李震，朱永平，鲍光耀，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石化青岛炼油化工有限责任公司，天津特米斯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11