[發明專利]用于校正超聲波測試系統中的溫度變化的方法和系統

無效

• 申請號: 201380032509.8
• 申請日: 2013-05-14
• 公開（公告）號: CN104380100A
• 公開（公告）日: 2015-02-25
• 發明（設計）人: N.J.史密斯;J.L.杜布勒
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: G01N29/32
• 分類號: G01N29/32;G01N29/07
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 葉曉勇;劉春元

技術領域

本文中公開的主題涉及超聲波測試系統。

背景技術

一些行業(例如石油天然氣、煉油廠、化工、發電)需要通過管道傳輸流體。非破壞性測試系統設置于這些管道的外表面上，以監控管道的腐蝕(或侵蝕)，包括管道壁內部上的腐蝕。在一些非破壞性測試系統中，探頭或其它非破壞性測試裝置固定地耦連到管道的外表面，以連續地監控此位置的腐蝕，從而確定管道腐蝕速率，以及確定該管道位置是否需要預防性維修以避免管道故障。在其它非破壞性測試系統中，探頭是便攜式的，可以沿管道的外表面移動。

用來監控管道腐蝕的非破壞性測試系統的一個示例是超聲波測試系統。當對管道進行超聲波測試時，超聲波信號從耦連到管道的外表面的探頭發出，并通過管道。隨著超聲波信號傳輸進入并通過管道，稱作回聲的各種反射在超聲波信號與管道的外表面、內部結構、管道內的空隙或阻塞以及與管道的內表面(或后壁)相互作用時反射回探頭?；芈曅盘柨梢燥@示在屏幕上，回聲幅值表現為垂直軌跡，飛行時間或距離表現為水平軌跡。通過跟蹤超聲波信號的傳輸和回聲的接收之間的時間差，可以確定管道的各種特征，包括管道厚度。知道超聲波信號從管道的外表面到管道的內表面然后返回管道的外表面的飛行時間以及聲音在制成管道的材料中的速度(例如對于不銹鋼316L為5,800m/s)能夠確定管道的厚度。如果在超聲波測試系統所在位置管道的厚度隨時間減小(例如表現為后壁回聲的飛行時間減小)，這可能表示有腐蝕。

為了進行非常準確的厚度測量，飛行時間測量也必須是非常準確的。由超聲波測試單元的組件的溫度變化引起的性能變化可能負面地影響飛行時間測量的準確度。例如，邏輯電路向脈沖發生器輸出觸發的時間和超聲波信號實際被觸發的時間之間的時間(傳播)延遲(脈沖延遲)根據邏輯電路的溫度變化(例如，在較低溫度下，時間延遲比在較高溫度下的時間延遲要短)。類似地，決定例如所接收的超聲波信號的采樣時間或飛行時間測量的時鐘信號的頻率也根據時鐘振蕩器的溫度變化(例如，在較低溫度下，頻率比在較高溫度下的頻率要低(周期更長))。取決于邏輯電路和時鐘振蕩器的溫度，這些溫度變化可以導致不同的飛行時間測量，其可能導致不準確的厚度測量。例如，如果在邏輯電路為85℃時測量的飛行時間比邏輯電路在-40℃時測量的飛行時間長30ns，則在較高溫度下的厚度測量會比在較低溫度下的測量大近似0.087mm，即便實際厚度未曾改變。

為了解決由邏輯電路或時鐘振蕩器中的溫度變化引起的性能變化所產生的飛行時間(和厚度)測量的差異，超聲波測試系統必須被經常校準。在經常校準不現實的那些固定安裝中，加熱或冷卻裝置可以安裝在超聲波測試系統中，以便保持超聲波測試系統的組件的一致溫度，增大了檢查系統的成本和能量需求。

上文的論述只是針對一般的背景信息提供的，不旨在用來幫助確定所要求保護的主題的范圍。

發明內容

公開了用于校正超聲波測試系統中的溫度變化的方法和系統。在一個實施例中，確定校正飛行時間測量的偏置，其中，所述偏置基于第一和第二校準溫度下的脈沖延遲。在另一個實施例中，確定用于校正飛行時間測量的因數，其中，所述因數基于在第一和第二校準溫度下的時鐘信號誤差。通過實踐所公開的實施例中的一些實施例可以獲得的優勢是校正超聲波測試單元的溫度變化的更加準確的飛行時間測量。這會提供更加準確的厚度測量，以便更加準確地識別腐蝕。

在一個實施例中，公開了對于超聲波測試單元的變化溫度引起的變化脈沖延遲，校正超聲波測試單元測量的測量飛行時間的方法。所述方法包括步驟：在標準化校準溫度下通過確定已知材料和已知厚度的標準化飛行時間，校準超聲波測試單元；在超聲波測試單元的第一校準溫度下確定第一脈沖延遲；在超聲波測試單元的第二校準溫度下確定第二脈沖延遲；以及基于第二脈沖延遲和第一脈沖延遲之間的差以及第二校準溫度和第一校準溫度之間的差確定飛行時間的脈沖延遲偏置。

在另一個實施例中，公開了用于檢查測試物體的超聲波測試系統。所述超聲波測試系統包括超聲波探頭和連接到所述探頭的超聲波測試單元。超聲波測試單元包括邏輯電路、脈沖發生器、時鐘振蕩器、溫度測量裝置和微控制器，所述微控制器包括可執行指令，以便在標準化校準溫度下通過確定已知材料和已知厚度的標準化飛行時間校準超聲波測試單元；在超聲波測試單元的第一校準溫度下確定第一脈沖延遲；在超聲波測試單元的第二校準溫度下確定第二脈沖延遲；以及基于第二脈沖延遲和第一脈沖延遲之間的差以及第二校準溫度和第一校準溫度之間的差確定飛行時間的脈沖延遲偏置。