[發(fā)明專利]一種基于超聲導(dǎo)波的管道彎曲檢測(cè)方法

有效

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

一種基于超聲導(dǎo)波的管道彎曲檢測(cè)方法，涉及結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)和無(wú)損檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有管道變形檢測(cè)方法需要布設(shè)大量傳感器，或者每次只測(cè)管道上一個(gè)點(diǎn)的深度，費(fèi)時(shí)費(fèi)力、探測(cè)精度不高，進(jìn)而導(dǎo)致具有很大局限性的問(wèn)題。本發(fā)明所述的一種基于超聲導(dǎo)波的管道彎曲檢測(cè)方法，首先在管道某一位置激勵(lì)產(chǎn)生純縱向?qū)РB(tài)，然后將至少兩個(gè)面剪切型超聲換能器布設(shè)于距激勵(lì)一定距離的管道表面。通過(guò)一段距離兩端的換能器形成激勵(lì)接收一體化系統(tǒng)，測(cè)量得到管道頂部和側(cè)面位置超聲導(dǎo)波透射信號(hào)，來(lái)檢測(cè)激勵(lì)與接收換能器間管道的彎曲情況。同時(shí)，通過(guò)對(duì)同一截面兩個(gè)微型接收換能器信號(hào)的波包特征和差異進(jìn)行分析，即可識(shí)別彎曲部位和彎曲方向。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)和無(wú)損檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及管道彎曲檢測(cè)。

背景技術(shù)

由大變形引起的應(yīng)力破裂是管道損傷中較為常見(jiàn)的情況，這些大變形通常是由各種復(fù)雜的載荷引起的，例如由于地震、交通重載、地下挖空等造成的土壤沉降。另外，由于人為機(jī)械作業(yè)產(chǎn)生的劇烈沖擊、管道內(nèi)部長(zhǎng)期結(jié)垢導(dǎo)致局部壓強(qiáng)變大形成的鼓漲、管道下方土質(zhì)或巖石拱起導(dǎo)致的局部?jī)?nèi)凹或整體變形等都可能導(dǎo)致管道局部區(qū)域的應(yīng)力破裂，進(jìn)而導(dǎo)致嚴(yán)重的事故和災(zāi)難，因此，及時(shí)進(jìn)行管道彎曲變形監(jiān)測(cè)和檢測(cè)非常必要。

目前的管道變形檢測(cè)方法主要是通過(guò)附加在管道表面的傳感器進(jìn)行應(yīng)變測(cè)量，但這種方法需要預(yù)先安裝傳感器，且需要沿管道長(zhǎng)度布設(shè)大量傳感器，在很多實(shí)際情況下并不可行。另外，針對(duì)管道的彎曲變形監(jiān)測(cè)中也有使用到探地雷達(dá)的方法，根據(jù)探測(cè)到的管道各部分深度、彎曲方向來(lái)判斷其彎曲程度。但該方法每次只測(cè)管道上一個(gè)點(diǎn)的深度，費(fèi)時(shí)費(fèi)力、探測(cè)精度不高，而且在炎熱和嚴(yán)寒環(huán)境下人員很難長(zhǎng)時(shí)間工作。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有管道變形檢測(cè)方法需要布設(shè)大量傳感器，或者每次只測(cè)管道上一個(gè)點(diǎn)的深度，費(fèi)時(shí)費(fèi)力、探測(cè)精度不高，進(jìn)而導(dǎo)致具有很大局限性的問(wèn)題，現(xiàn)提供一種基于超聲導(dǎo)波的管道彎曲檢測(cè)方法。

一種基于超聲導(dǎo)波的管道彎曲檢測(cè)方法，所述方法包括以下步驟：

步驟一：在被測(cè)管道的位置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(cè)管道內(nèi)部沿其軸向傳播；

步驟二：在被測(cè)管道的位置B處采集被測(cè)管道中傳播的導(dǎo)波信號(hào)；

步驟三：判斷位置B采集到的導(dǎo)波信號(hào)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。

進(jìn)一步的，上述方法還包括：

根據(jù)位置B采集到的導(dǎo)波信號(hào)判斷被測(cè)管道的彎曲方向，具體為：在位置B處沿被測(cè)管道同一圓周面的周向設(shè)置多個(gè)信號(hào)采集組，每組包括兩個(gè)周向位置相差90°的采集點(diǎn)，將所有信號(hào)采集組中，電壓響應(yīng)最小的采集點(diǎn)所在直徑方向作為被測(cè)管道彎曲方向。

進(jìn)一步的，上述方法還包括：

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(shí)刻，t₂為位置B采集導(dǎo)波信號(hào)時(shí)刻。

進(jìn)一步的，上述方法還包括：

首先，采用實(shí)驗(yàn)或仿真的方式獲得管道不同彎曲程度所對(duì)應(yīng)的導(dǎo)波信號(hào)，并建立彎曲程度與導(dǎo)波信號(hào)幅值之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；然后，將位置B處采集到的導(dǎo)波信號(hào)通過(guò)衰減補(bǔ)償?shù)姆绞竭€原獲得導(dǎo)波信號(hào)幅值，最后，采用上述補(bǔ)償后的導(dǎo)波信號(hào)幅值，通過(guò)上述對(duì)應(yīng)關(guān)系來(lái)標(biāo)定被測(cè)管道彎曲的程度。

進(jìn)一步的，上述步驟一具體為：