[發明專利]高精度超聲波腐蝕速率監測

有效

• 申請號: 201080051986.5
• 申請日: 2010-09-17
• 公開（公告）號: CN102630302A
• 公開（公告）日: 2012-08-08
• 發明（設計）人: S·A·格魯布;D·J·布魯默爾
• 申請（專利權）人: 科諾科菲利浦公司
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 周良玉;楊曉光

1.一種用于精確測量聲傳導材料的厚度的方法，其中該方法包括：

a）將超聲波傳感器安裝到聲傳導材料的位置，其中所述超聲波傳感器包括：超聲波源，其被設置以向材料中提供超聲波脈沖；超聲波接收器，其被設置以接收來自材料的相對側的超聲波脈沖的反射；溫度傳感器和分析電路，以從所述溫度傳感器接收和采集溫度數據并從接收器接收和采集波形數據；

b）測量材料的溫度；

c）從所述超聲波源向材料中發射一系列脈沖；

d）通過接收器接收來自材料的已經穿過材料的厚度的每個脈沖的至少第一和第二反射，以產生波形并且將波形采集到樣本集中；

e）將樣本集中的波形對齊；

f）對樣本集中的對齊的波形的組求平均，以形成用于該樣本集的代表波形；

g）在代表波形中分別識別至少第一和第二回波組，以代表來自材料的第一反射和來自材料的第二反射；

h）確定每個后壁回波的特征點；

i）對每個后壁回波的特征點取均值以計算該后壁回波的代表位置；以及

j）基于超聲波傳播通過材料的精確時間來確定材料的厚度。

2.一種用于精確測量導管或管道的金屬壁的腐蝕速率的方法，其中該方法包括：

a）將超聲波傳感器安裝到壁的位置，其中所述超聲波傳感器包括：超聲波源，其被設置以向壁中提供超聲波脈沖；超聲波接收器，其被設置以接收來自壁材料的相對表面的超聲波脈沖的反射；溫度傳感器和分析電路，以從所述溫度傳感器接收和采集溫度數據并從接收器接收和采集波形數據；

b）測量壁的溫度；

c）從所述超聲波源向壁中發射一系列脈沖；

d）通過接收器接收來自壁的已經穿過壁的厚度的每個脈沖的至少第一和第二反射，以產生波形并且將波形采集到樣本集中；

e）在開始和結束采集數據時測量壁的溫度；

f）確定在采集樣本集期間溫度保持基本恒定，并且如果在采集樣本集期間溫度未保持基本恒定則棄用該樣本集；

g）對齊所述樣本集的波形；

h）對樣本集中的對齊的波形的組求平均，以產生用于該樣本集的代表波形；

i）在平均波形中識別至少第一和第二回波組，分別代表來自材料的第一反射和來自材料的第二反射；

j）確定每個回波的極值和拐點；

k）使用特征點確定每個回波的“中心”；

l）通過順序的回波的“中心”的差計算順序的回波之間的經過時間；

m）通過在不同溫度采集多個樣本集、并對在各個樣本集的溫度處的各個厚度測量進行回歸分析而計算金屬壁的熱速度膨脹的系數，以獲得金屬壁的熱速度膨脹的系數；

n）基于精確計算的超聲波傳播通過壁的時間以及熱速度膨脹的系數確定材料的溫度校正的壁厚度；以及

o）隨時間采集其它樣本集以在隨后的時間測量壁厚度，并比較隨后的溫度校正的壁厚度測量值，以確定壁的腐蝕速率。

3.根據權利要求1或2的用于精確測量聲傳導材料的厚度的方法，其中所述聲傳導材料為在內部或外部至少之一中暴露于變化溫度的導管或管道的金屬壁，并且其中，所述方法還包括，通過在不同溫度采集多個樣本集、并對在各個樣本集的溫度處的各個厚度測量進行回歸分析而計算金屬壁的熱速度膨脹的系數的步驟，以獲得金屬壁的熱速度膨脹的系數，并且然后提供對金屬壁的溫度校正的厚度測量。

4.根據權利要求1、2或3的用于精確測量所述厚度的方法，還包括在延長的時間段上采集樣本集以確定金屬壁的腐蝕速率。

5.根據權利要求4的用于精確測量所述厚度的方法，其中將所述腐蝕速率傳輸到遠離所述超聲波傳感器的位置。

6.根據權利要求3、4或5的用于精確測量所述厚度的方法，其中所述回歸分析是Nelder-Mead?Simplex算法回歸分析。

7.根據權利要求3、4、5或6的用于精確測量所述厚度的方法，還包括對于全部測量將所述分析電路的溫度保持在一華氏度的范圍內的步驟。

8.根據權利要求1、2、3、4、5、6或7的用于精確測量所述厚度的方法，其中分析每個樣本集，以識別相比于樣本集中的大部分波形顯著不同的任何離群波形，從而在為樣本集產生代表波形之前從樣本集消除任何離群波形。

9.根據權利要求1、2、3、4、5、6、7或8的用于精確測量所述厚度的方法，其中被設置以從材料的相對側接收超聲波脈沖的反射的超聲波接收器對分析電路提供信號，所述信號包括從材料接收的每個脈沖的第一和第二反射的數據，并且其中，所述分析電路還包括用于放大信號的放大器和用于將信號數字化的數字轉換器，所述方法還包括，對于全部測量將所述放大器和數字轉換器的溫度保持在一華氏度的一半的范圍內。