[發(fā)明專利]一種基于超聲導(dǎo)波的管道彎曲檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010470971.8
• 申請日: 2020-05-28
• 公開（公告）號: CN111678465B
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周文松;李惠;張鑫
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學
• 主分類號: G01B15/06
• 分類號: G01B15/06
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務(wù)所 23109
• 代理人: 于歌

1.一種基于超聲導(dǎo)波的管道彎曲檢測方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

步驟一：在被測管道(1)的位置A處激發(fā)縱波模態(tài)超聲導(dǎo)波，該縱波模態(tài)超聲導(dǎo)波能夠在被測管道(1)內(nèi)部沿其軸向傳播；

步驟二：在被測管道(1)的位置B處采集被測管道(1)中傳播的導(dǎo)波信號；

步驟三：判斷位置B采集到的導(dǎo)波信號是否存在彎曲模態(tài)超聲導(dǎo)波，是則位置A至位置B之間存在彎曲，否則位置A至位置B之間不存在彎曲；

所述方法還包括：

利用下式獲得位置A至彎曲位置之間的距離x，從而確定彎曲位置：

其中，y為彎曲位置至位置B之間的距離，L為位置A與位置B之間的距離，c_gL為縱波模態(tài)超聲導(dǎo)波的群速度，c_gF為彎曲模態(tài)超聲導(dǎo)波的群速度，Δt＝t₂-t₁，t₁為位置A激發(fā)縱波模態(tài)超聲導(dǎo)波時刻，t₂為位置B采集導(dǎo)波信號時刻。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于超聲導(dǎo)波的管道彎曲檢測方法，其特征在于，所述方法還包括：根據(jù)位置B采集到的導(dǎo)波信號判斷被測管道(1)的彎曲方向，具體為：

在位置B處沿被測管道(1)同一圓周面的周向設(shè)置多個信號采集組，每組包括兩個周向位置相差90°的采集點，

將所有信號采集組中，電壓響應(yīng)最小的采集點所在直徑方向作為被測管道(1)彎曲方向。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于超聲導(dǎo)波的管道彎曲檢測方法，其特征在于，所述方法還包括：

首先，采用實驗或仿真的方式獲得管道不同彎曲程度所對應(yīng)的導(dǎo)波信號，并建立彎曲程度與導(dǎo)波信號幅值之間的對應(yīng)關(guān)系；

然后，將位置B處采集到的導(dǎo)波信號通過衰減補償?shù)姆绞竭€原獲得導(dǎo)波信號幅值；

最后，采用上述補償后的導(dǎo)波信號幅值，通過上述對應(yīng)關(guān)系來標定被測管道(1)彎曲的程度。

4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的一種基于超聲導(dǎo)波的管道彎曲檢測方法，其特征在于，步驟一具體為：

在被測管道(1)的位置A處設(shè)置縱向?qū)Р钐筋^(2)，利用高頻信號發(fā)生模塊(4)輸出窄帶短時超聲脈沖電壓施加在縱向?qū)Р钐筋^(2)上，使得縱向?qū)Р钐筋^(2)產(chǎn)生軸對稱的縱波模態(tài)超聲導(dǎo)波。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于超聲導(dǎo)波的管道彎曲檢測方法，其特征在于，

縱向?qū)Р钐筋^(2)為沿被測管道(1)周向均勻布置的多個超聲換能器，多個超聲換能器均粘貼在被測管道(1)的外表面。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于超聲導(dǎo)波的管道彎曲檢測方法，其特征在于，窄帶短時超聲脈沖電壓的表達式如下：

其中，t為時間，K為信號峰值，H(t)為赫維賽德階躍函數(shù)，n為波形包含周期數(shù)，f_c為窄帶短時超聲脈沖的中心頻率。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于超聲導(dǎo)波的管道彎曲檢測方法，其特征在于，窄帶短時超聲脈沖電壓被施加在縱向?qū)Р钐筋^(2)之前需要通過功率放大器進行信號增強。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于超聲導(dǎo)波的管道彎曲檢測方法，其特征在于，超聲換能器采用兩圈換能器進行激勵以形成單一方向的信號傳播模式。

9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于超聲導(dǎo)波的管道彎曲檢測方法，其特征在于，所述超聲換能器為磁致伸縮類、壓電類或電磁超聲類，具體為伸縮型壓電傳感器或電磁超聲換能器。

10.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的一種基于超聲導(dǎo)波的管道彎曲檢測方法，其特征在于，步驟二中，利用能夠檢測面內(nèi)剪切變形的面剪切型超聲換能器(3)采集導(dǎo)波信號，并利用示波器(5)接收面剪切型超聲換能器(3)的電壓響應(yīng)信號。