[發明專利]小口徑鋼管超聲波時域分段成像檢測方法

有效

• 申請號: 202010013033.5
• 申請日: 2020-01-07
• 公開（公告）號: CN111141825B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 陳雄
• 申請（專利權）人: 陳雄
• 主分類號: G01N29/06
• 分類號: G01N29/06
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;陸尤

1.一種小口徑鋼管超聲波時域分段成像檢測方法，其特征在于，控制發射超聲波作為檢測探針，作用于鋼管，在鋼管內部形成多種模式的超聲波傳播行為；其中，不同模式的超聲波分別針對鋼管不同區域位置所存在的缺陷進行檢測，再分別提取這些不同模式的超聲波信號特征，結合其出現的不同監測時段，對信號是否存在異常情況進行判斷；然后根據判斷結果，對成像元素，即各監測時段的信號電壓幅度，進行“或”邏輯處理，根據不同的邏輯情況，采用成像的方法對各種壁厚/外徑比的鋼管進行質量檢測；具體步驟如下：

（1）發射超聲波作為檢測探針，作用于鋼管；其中：

超聲波頻率在5MHz～15MHz之間，聲場采用點聚焦或者線聚焦方式，焦距長度在80～200mm之間；

采用點聚焦方式時，點聚焦聲場中心軸線與鋼管徑向中心軸線垂直相交，將聲波入射到鋼管內部；

采用線聚焦方式時，線聚焦聲場對稱中心面通過鋼管徑向中心軸線，并且焦線與其保持平行，將聲波入射到鋼管內部；

被檢鋼管位于聲源與焦點或焦線之間的中間合適位置，保證入射到鋼管內部的聲場形成如下三種模式的超聲波：垂直縱波、折射縱波、折射橫波；即通過一次發射，控制入射聲場在鋼管中形成三種模式的超聲波分解形式：（a）入射聲場在鋼管內部形成垂直入射縱波；（b）入射聲場在鋼管內部形成折射橫波；（c）入射聲場在鋼管內部形成折射縱波；其中折射橫波的聲速約為折射縱波的一半；

其中，采用多通道檢測，通道數目由能覆蓋鋼管整體周向檢測體積所需決定；

（2）經過這樣的超聲檢測，得到鋼管各個點位置信息和相應位置點的由垂直縱波、折射縱波、折射橫波各種模式聲波形成的疊加信號及特征，然后對得到的各個模式聲波的數字信號按照時域分段成像方式進行分析；

（3）最后，根據各模式超聲波成像檢測結果，按照相應判傷標準對檢測結果進行鑒別判定；

所述不同監測時段包含四個時間段，定義如下：

第一個時間段是針對監測垂直入射縱波經鋼管內壁反射后是否存在缺陷散射效果的時間段，該時間段只要包括鋼管內壁底波反射波形時段即可，是第一次內壁底波反射，或者是第二次、三次內壁底波反射，記為監測時間段Gate-1；

第二個時間段是垂直入射縱波和鋼管表面反射回波到第一次內壁底波反射之間的時間段，該時間段監測信號是入射縱波檢測到的鋼管體內缺陷信號，為夾雜物或者各種形式缺陷，記為監測時間段Gate-2；

第三個時間段是垂直入射縱波的第一次內壁底波反射到第二次內壁底波反射之間的時間段，該時間段出現的主要是折射縱波受到內壁缺陷反射的信號，記為監測時間段Gate-3；

第四個時間段是垂直入射縱波的第二次內壁底波反射到第三次內壁底波反射之間的時間段，該時間段出現的主要是折射縱波受到外壁缺陷反射的信號，還有折射橫波受到內壁缺陷反射的信號，記為監測時間段Gate-4；

在檢測動態范圍內，針對Gate-1、Gate-2、Gate-3、Gate-4監測時間段，分別定義可以相互區分的不同系列的漸變顏色分別對應Gate-1、Gate-2、Gate-3、Gate-4監測時間段中檢測到的信號幅度的逐漸變化，即將Gate-1時間段接收到的垂直入射縱波信號、Gate-2時間段接收到的管體內部反射縱波信號、Gate-3時間段接收到的內壁反射縱波信號和Gate-4時間段接收到的外壁反射縱波或者內壁反射橫波信號的聲壓幅度從最小到最大分成若干等差量化幅度，然后定義同樣數量的漸變顏色，來對應檢測到的聲壓的逐漸增減，此處定義的漸變顏色是可以區分出是具體代表哪個監測時間段的，這樣就根據顏色快速判斷缺陷的屬性。