[發(fā)明專利]基于超聲導波的管道缺陷成像方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 201710190196.9 | 申請日： | 2017-03-28 |
| 公開（公告）號： | CN107014905A | 公開（公告）日： | 2017-08-04 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 竇林彬;姜銀方;嚴有琪;陳志偉;陳凱歌;毛亞東;雷玉蘭;張新;匡泓錦;蔣俊俊;陳波 | 申請（專利權(quán)）人： | 江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗研究院;江蘇大學 |
| 主分類號： | G01N29/06 | 分類號： | G01N29/06;G01N29/46 |
| 代理公司： | 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司32200 | 代理人： | 樓高潮 |
| 地址： | 210036 江蘇省南*** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 基于 超聲 導波 管道 缺陷 成像 方法 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種管道無損檢測的方法，特別涉及一種采用超聲導波檢測管 道的缺陷成像方法。屬于無損檢測技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)
管道必須進行定期檢測，及時采取措施，才能使管道避免泄漏、消除由于 泄漏嚴重導致的爆炸等安全事故。超聲導波管道檢測技術(shù)具有檢測距離長、效 率高的特點，非常適合里程很長的管線檢測。但現(xiàn)有導波檢測所得結(jié)果均比較 抽象，無法直觀的得到缺陷信息，若能利用導波技術(shù)對管道進行成像檢測，那 么檢測結(jié)果就可以用圖像直觀呈現(xiàn)，檢測人員也更容易理解和掌握檢測技術(shù)， 從而使導波技術(shù)能更快更好的應(yīng)用于管道檢測中。
付汝龍的專利CN201510015585.9中敘述了一種薄板工件相控陣超聲導波 成像檢測系統(tǒng)及其檢測方法，其原理是通過相控陣超聲檢測儀通過相控聚焦的 方式激勵相控陣超聲導波探頭，使相控陣超聲導波探頭產(chǎn)生超聲導波和垂直入 射進入工件的超聲波，產(chǎn)生的超聲導波用于薄板工件檢測，產(chǎn)生的垂直進入工 件的超聲波用于探頭耦合情況的監(jiān)控，位置編碼器隨相控陣超聲導波探頭移 動，相控陣超聲檢測儀同時采集相控陣超聲導波探頭接收的信號及位置編碼器 記錄的探頭位置信息，并通過成像軟件在相控陣超聲檢測儀的顯示器上顯示， 實現(xiàn)薄板工件的快速大面積的導波成像掃描檢測。該方法主要是對薄板的檢 測，無法適用于管道的檢測；且該方法所需的成像系統(tǒng)較為復雜，需要專門設(shè) 計傳感器和成像系統(tǒng)，不具有經(jīng)濟性。
文獻《基于合成孔徑聚焦的超聲SH導波成像檢測》運用合成孔徑聚焦原 理，通過分析陣列信號時頻域特征揭示了聲波與缺陷間相互作用的規(guī)律，設(shè)計 SH導波合成孔徑聚焦成像算法，來對鋼板進行了聚焦成像。文獻《管道結(jié)構(gòu) 中的類蘭姆波層析成像》在管子的兩個圓周帶上分別布置發(fā)射和接收換能器， 形成多點發(fā)射—多點接收的幾何結(jié)構(gòu)，激勵產(chǎn)生導波，并將它們近似認為在彎 曲的板中傳播，采用聯(lián)合迭代重建技術(shù)附對走時數(shù)據(jù)進行慢度圖像重建。文獻 1所述的方法，需要設(shè)計專門的延時激勵和接收系統(tǒng)；同時該方法進行成像時 需要逐點聚焦，效率非常低下。文獻2所述的方法，需要在缺陷兩側(cè)布置傳感 器檢測，該方法需要提前知曉缺陷位置，實用性較差，長距離檢測時效率低下。
現(xiàn)有的超聲導波成像技術(shù)檢測的導波的波長較長，可以達到幾十毫米，成 像時焦點較大，圖像的分辨率較低；對于管道類的結(jié)構(gòu)，由于周向?qū)Рê湍B(tài) 轉(zhuǎn)換現(xiàn)象，管道中導波成分較為復雜，導致成像質(zhì)量較差，影響檢測效果。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于超聲導波的管道缺陷成像方法，該成像方法 的超聲導波工作頻率范圍大，信號幅值高，成像分辨率高。
本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：
一種基于超聲導波的管道缺陷成像方法，包括以下步驟：
1)將環(huán)形夾具安裝在被檢管道上并分別與激勵源、計算機和示波器連接
將環(huán)形夾具包覆在被檢管道的周向上并鎖緊，所述環(huán)形夾具的氣囊?guī)?nèi)側(cè) 固定了沿被檢管道軸向彼此平行的多個傳感器單元，每一傳感器單元兩端分別 設(shè)置了激勵傳感器和接收傳感器，形成了垂直于被檢管道軸線的激勵傳感器環(huán) 和接收傳感器環(huán)；每個傳感器單元與基準傳感器單元的夾角分別為θ1、θ2… θN；激勵傳感器環(huán)輸入端與信號激勵源相連，接收傳感器環(huán)的輸出端與分別 與計算機和示波器相連；對氣囊?guī)С錃猓S著氣壓的增大，多個傳感器單元均 勻地壓在被檢管道的外周面上；激勵傳感器在激勵頻率為諧振頻率f的激勵信 號下產(chǎn)生超聲導波，接收傳感器同時接收回波檢測信號來測定被檢管道的缺陷 大小；
2)將各接收傳感器所得信號記為yθ1…yθN，yθ是以時間t為自變量的函 數(shù)，其表示距離管道端面為0時接收到的時域信號；
3)使用小波分解重構(gòu)軟件對各檢測信號進行小波分解
選取與被分解的信號外觀相似的2-3層信號進行小波重構(gòu)，濾去剩下的高 頻和低頻噪聲信號；
4)對降噪后的各檢測信號yθ進行快速傅里葉變換
將信號轉(zhuǎn)換至頻域Fθ，所述是Fθ以頻率w為自變量的函數(shù)，其表示距離 管道端面為0時接收到的信號的頻率域；
5)以自變量θ再次進行快速傅立葉變換
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