[發明專利]交流電磁場裂紋可視化監測與評估方法

有效

• 申請號: 202110772811.3
• 申請日: 2021-07-08
• 公開（公告）號: CN113390955B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 袁新安;李偉;陳國明;殷曉康;趙建明;趙建超;劉杰;王振翔;唐鑫
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: G01N27/85
• 分類號: G01N27/85
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種交流電磁場裂紋可視化監測與評估方法，涉及無損檢測缺陷評估技術領域，包括：利用交流電磁場監測傳感陣列在試件表面放置監測，實時獲取試件表面Z方向磁場信號Bz矩陣A，將Z方向磁場信號Bz矩陣A進行線性插值并繪制強度圖得到結構裂紋監測的可視化圖像，求取信號質心得到裂紋的兩個端點坐標(xa,ya)和(xb,yb)，進而計算得到裂紋長度，求取初始Z方向磁場信號Bz矩陣A₀的能量值E₀和信號增量矩陣C的能量值E_c，求取E_c與E₀的比值得到能量畸變率ΔE并與設定好的能量閾值N進行比較，若ΔEN，則裂紋已擴展，進一步的，若信號增量矩陣C中存在元素小于零，則裂紋為長度擴展，否則為深度擴展，最終實現結構裂紋的可視化監測與評估。

技術領域

本發明涉及無損檢測缺陷評估技術領域，尤其涉及一種基于交流電磁場的結構裂紋可視化監測與評估方法。

背景技術

海洋結構物長期在海水環境中服役，由于海水腐蝕作用，結構表面很容易產生各類腐蝕缺陷。由于涂層覆蓋、附著物堆積等因素，傳統無損檢測技術在水下結構物檢測過程中需要在大面積清理附著物、徹底破壞涂層情況下對缺陷進行檢測和評估，作業工序復雜，效率低下，結構表面清理和涂層修復成本高昂。

交流電磁場檢測(Alternating Current Field Measurement-ACFM)技術是一種新興電磁無損檢測技術，主要用于導電材料表面裂紋檢測，其利用檢測探頭在導電試件表面感應出的均勻電流，電流在缺陷周圍產生擾動引起空間磁場畸變，通過測量畸變磁場進行缺陷的檢測和評估。當無缺陷存在時，導電試件表面電流呈均勻狀態，空間磁場無擾動。由于具有非接觸測量、定量評估等優勢，廣泛應用于各類海洋結構物缺陷檢測。現有ACFM技術依據特征信號Bx、Bz及蝶形圖進行缺陷判定，其中Bx和Bz信號分別為平行于試件表面(與探頭掃查方向平行)和垂直于試件表面的磁場信號，特征信號Bx可對裂紋深度評估，特征信號Bz對裂紋長度評估。

傳統ACFM檢測方法利用信號幅值判定缺陷，無法實現裂紋在線實時監測，ACFM磁場圖像僅適合缺陷掃查檢測，無法實現結構裂紋可視化監測與實時定量分類，也即不能判定裂紋擴展類型，特別是海洋結構物缺陷在附著物和涂層掩蓋下，現有ACFM技術難以實現在線評估。

因此，有必要提出一種準確性高、實時性好、能夠實現海洋結構物附著物及涂層下裂紋可視化監測與評估，通過ACFM監測可在不祛除附著物和涂層情況下實現裂紋可視化監測與評估，為海洋結構物腐蝕缺陷的監測、評估及壽命預測提供精準數據支撐。

發明內容

針對上述問題，本發明提供了一種基于交流電磁場的結構裂紋可視化監測與評估方法，實時呈現裂紋監測可視化圖像，同時計算裂紋長度，并對裂紋是否擴展和裂紋擴展類型進行判定，為海洋結構物缺陷評估、壽命預測提供精準、實時數據支撐。

本發明提供了一種基于交流電磁場檢測技術的結構裂紋可視化監測與評估方法，包括：

步驟一，通過激勵線圈在試件表面產生均勻感應電流，感應電流引起空間磁場畸變，利用m行n列線圈組成的交流電磁場監測傳感陣列置于試件表面，提取監測區域初時刻Z方向當前磁場信號Bz₀矩陣隨著時間推移實時獲取試件表面Z方向實時磁場信號Bz矩陣對矩陣A進行線性插值并繪制強度圖，得到結構關鍵節點裂紋監測的可視化圖像；

步驟二，求取矩陣A的最大元素位置(x1,y1)與次最大元素位置(x2,y2)，提取以(x1,y1)為中心的p×q個元素值及其位置作為a組數據，提取以(x2,y2)為中心的九個元素值及其位置作為b組數據；

步驟三，按照式和分別求取a組數據與b組數據的信號質心，xi為九個元素X坐標位置，yi為九個元素Y坐標位置，得到裂紋的兩個端點坐標(xa,ya)和(xb,yb)，由兩個端點坐標之間距離計算得到裂紋長度；