CN102016564A - 用于超声检测管壁中的缺陷的系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于检测管壁(1)中的缺陷的系统，包括超声传送器(2)，其布置成经由发出开口从管内部朝着管壁发射超声信号并经由进入开口接收来自壁部的反向散射信号。该系统被布置成发射并接收多个信号，所述多个信号的主方向在基本垂直于管轴线的平面(4)内。这些开口构造为使超声传输信号散射和/或通过使用直径的大小为超声信号的波长的开口来接收来自管壁的大面积上的散射角度范围的返回信号。在处理装置(5)中处理用于不同发射和接收位置的多组发射的和反向散射的信号，以基于反向散射信号的发射与接收之间的传输时间形成图像。

Description

用于超声检测管壁中的缺陷的系统
技术领域
本发明涉及用于检测管壁中的缺陷的方法和系统，包括超声传送器(transducer，)，该超声传送器布置成用于经由发出开口(exitopening，出口)从管内部朝着管壁发射超声信号并经由进入开口(entrance opening，入口)接收来自管壁的反向散射信号。
背景技术
现有技术的超声系统(有时叫做(检测)“清管器(pig)”)包括一个超声传感器和镜子，声音经由镜子而指向管壁。同一传感器接收来自管壁的反向散射回声。此现有技术具有一些限制，例如：
-传感器的对准必须近乎完美，否则，将检测不到回声；
-管壁的表面需要是平滑的，否则，信号会是无法使用的；
-检测不到裂缝和腐蚀点。
EP 1707956公开了用于检测管道中的裂缝深度的方法和系统。该系统包括被构造为在管道壁中沿圆周(circumferentially)发送超声信号并接收所反射的信号的清管器。该文献描述了一个实例，其中，在清管器周围布置多个传感器，并且上述多个传感器布置成传输以一定角度撞击管道壁的超声信号。管壁的表面以及壁中的裂缝用作产生不同延迟时间的反射的超声反射器。来自壁表面的反射根据壁厚以所谓的跳跃距离(skip distance)重复。能够区分来自裂缝的反射，因为这些反射以其他的延迟被接收。从延迟时间和超声射线追踪来确定到反射器的距离，以模拟反射的路径。用到反射器的距离来估计裂缝深度。用从不同传感器确定的深度中的最大值作为裂缝的估计深度。
此已知系统仅确定各个裂缝的深度。其未尝试用成像处理来形成管壁的图像。此外，该已知系统依赖于产生以已知的角度撞击管道壁的射线的方向传感器。这使得可能用射线追踪来确定深度。
已经发现，在实际中，管壁的表面可能是不均匀的，其具有由于腐蚀和磨损所引起的无规律的厚度变化，并不是只有单独的裂缝。由于管壁与管内部的流体之间的声音速度差异相当大，此不均匀性导致超声射线以不可预计的角度进行的相当大程度的散射。这将使得用EP 1707956中的系统在遭受腐蚀和磨损的管道中产生的成像非常不可靠。
发明内容
本发明的其中一个目的是提供改进的管检测。
提供了用于检测管壁中的缺陷的方法和用于检测管壁中的缺陷的系统。此处，发射并接收多个超声信号，所述多个超声信号的主方向在基本垂直于管道轴线的纵向方向的平面内。用基于所发射的和经反向散射的信号的传输时间的高分辨率成像处理来处理所发射的和经反向散射的信号。该成像处理形成图像(例如，反向散射强度的图像)，该图像作为所述平面中位置的函数。优选地，多个信号中的每个信号以在上述平面上分布的角度被发射和/或接收。优选地，将用于发射和/或接收的所述发出开口和/或进入开口的直径选择为相对于传送器的发射频率充分地小(传送器在此发射频率下传输超声信号)，使得出自每个开口的超声传输信号发散到管壁的更大的区域，并且/或每个开口接收每个来自管壁的更大的区域反向散射的信号。例如，这可以通过使用直径的大小为超声波波长的发出开口和/或进入开口来实现，例如，不大于在传送器的声音发射频率处、管道中的流体中的超声波波长的两倍的圆周方向(circumferentialdirection，环绕方向)上的直径。这些开口在轴向方向上可以具有更大的直径。
在一个实施例中，通过应用费马原理(Fermat’s principle)来处理信号，该原理表明，沿着声音射线在两点之间取得的路径是能够在最短的时间内穿过的路径。费马原理的应用可以包括，确定与来自传送器和/或到达传送器的一组路径相关联的传输时间，并选择具有最小传输时间的路径。已经发现，这对处理由腐蚀和磨损导致的管壁的不均匀性提供了更可靠的解决方案。这有利地应用于这样的实施例，其中，用管壁表面的位置的估计来处理信号，以获得管壁内部的图像。
在一个实施例中，
-考虑管内部的均匀介质中的声音传输和声音速度，以及：
○管壁内部的声音传输和声音速度，
○管道内部的介质与管壁之间的边界上的声音的折射，以及
○管壁内部的反射；
-应用费马原理有效率地且有效果地确定管道内部以及管壁内部的声音传输路径，这表明，沿着声音射线在两点之间取得的路径是能在最短时间内穿过的路径；
-给出管壁的图像，以便于测量结果的视觉诠释(visualinterpretation)。
布置传送器阵列以在基本垂直于管轴线的多个方向上发射并接收多个信号，并结合使用具有大小为所使用的超声波波长的等级的发出开口/进入开口的传送器，将使得超声传输信号发散并在管壁的相当大的区域上反射或反向散射。可以同时或顺序地应用阵列中的传送器。由于声音在大面积中反射(反向散射)，所以能(并且应该)基于所发射的和经反向散射的信号的传输时间对所发射的和经反向散射的信号的复合体进行高分辨率成像处理，以获得详细图像中的正确点上的一切，该详细图像由与基本垂直于管轴线的平面相对应的横截面组成。这里要注意，高分辨率成像处理是各技术领域中的常识，例如，在医疗(超)声波检查法领域内和在地震探查[A.J.Berkhout.Applied seismic wave theory.ISBN 0-444-42898-4.ElsevierScience Publishers B.V.，1987]中。
成像步骤优选地包括：
a.利用仅包括液体速度(考虑管内部的液体的声音速度)的模型对数据成像，尤其是使用来自管的内表面的反射。
b.查找管道的内表面。
c.更新速度模型，将管壁中的声音速度包括在该模型中。
d.对管壁、管壁内表面和管壁外表面、以及管壁中的类似缺陷的特征成像。
优选地，对管壁、管壁内表面和管壁外表面以及管壁中的类似缺陷的特征成像包括：
a.在管壁内限定点的栅格。
b.针对每个栅格点计算对于经由所述栅格点的、每对发射元件和接收元件之间的声音路径的声音传输时间。
c.应用所发射的和经反向散射的信号的真实的振幅权重，针对每个栅格点确定与所计算的声音传输时间对应的这些响应的和。
如果栅格点与管壁的声音散射部分相对应，那么这些响应的加权和将获得明显非零的值(具有噪音水平以上的水平)。传统地，应用射线追踪技术来计算声音传输时间。根据一个方面，优选地，应用费马原理，通过选择一组相邻的声音传输路径，计算相对应的声音传输时间，并选择具有最短传输时间的声音路径，来更有效地确定声音传输时间。
所公开的测量方法的优点是：
-对正常对准误差的不敏感性；
-高分辨率，使得能够检测小缺陷；
-对表面不规则的不敏感性。
附图说明
从借助下面的附图对示例性实施例的描述中，这些和其他目的以及有利方面将变得显而易见。附图中：
图1示出了系统的第一实施例；
图2示出了系统的第二实施例。
具体实施方式
图1示出了用于检测管壁1中的缺陷的系统的示意性实施例，该系统包括超声传送器2，该超声传送器设置成用于经由发出开口从管内部朝着管壁1发射超声信号，并经由进入开口接收来自管的壁1的反向散射信号。在该示例性实施例中，传送器包括基本呈圆形的超声传送器3的阵列，这些传送器布置成发射并接收在基本上垂直于管轴线的平面4内且具有不同主方向的多个信号。传送器3与控制模块5连接，该控制模块5布置成给传送器3提供能量以使传送器发射它们的信号(即信号脉冲)。这些信号脉冲能够同时地发射或顺序地发射或混合地发射。可由相同的传送器在朝着管壁发射这些信号脉冲的时间空档(发射空档)之间的时间空档(接收空档)内接收反向散射的信号脉冲。反向散射的信号脉冲被传送输至控制模块5并在那里或在其他处理器中进行处理。此处所使用的“处理器”可以是用程序(例如，在存储器中或在磁盘上)编程的可编程处理器，以执行所述操作。相反，处理器可以是硬线连接的(hardwired)电路，以执行这些操作。处理器可包括多个子处理器，以执行这些操作的相应任务。
传送器的的发出开口(用于脉冲发射)和进入开口(用于脉冲接收)的直径的大小基本上为所使用的超声信号的波长，这使得信号脉冲发散，并由此辐射管壁的更大的区域，并容易受管壁中各种类型的缺陷的影响。
在一个实施例中，每个传送器实现为压电材料的本体，当对传送器施加电场时，该传送器能够作为发射器，或者当检测到由本体产生的电场时，传送器能够作为接收器。在此实施例中，传送器的发出开口和进入开口可以由本体限定。因此，发出开口和进入开口的直径可与压电材料的本体的直径对应。这种本体的圆形阵列可沿着圆柱体的圆周设置，以在管道内使用。在另一实施例中，可在单个压电材料的本体上实现多个传送器，多个电极对在相应的位置面向本体，每个对限定相应传送器的发出开口和进入开口。
优选地，管的圆周方向上的发出开口和进入开口的直径最多是管中的超声信号波长的两倍。例如，可使用半个波长和两个波长之间的直径，或者使用半个波长和一个波长之间的直径。因此，可在垂直于管轴向方向的径向方向上实现基本上全方向的超声辐射分布。为了提供基本上在垂直于管的轴向方向的平面中集中的辐射，管的轴向方向上的发出开口和进入开口的直径可以更大，例如，至少是5个波长。
在处理模块中或在其他处理/计算装置中，用良好适配的高分辨率成像处理，来处理所发射的和经反向散射的信号脉冲(包括其延迟/传输时间)，例如，在E.Luiten TNO-report IS-RPT-060054.Delft，2006年2月17日.Verbeterde afbeeldingstechnieken voor ultrageluid(improved imaging techniques for ultrasound；in Dutch)中描述的处理。
简要概括，这种处理为使用线断层技术(tomographic technique)产生图像作准备。如此处所使用的，图像包括与分布在至少二维区域上的空间位置相关联的图像值。通过当传送器布置处于管中的轴向位置时所获得的信号，可以获得在垂直于管轴线的平面中的图像值的二维图像，例如，作为距离管轴线的径向距离和围绕管轴线的圆周角的函数。通过沿着管在不同轴向位置处的重复测量，可以获得三维图像。
在所发射的和经反向散射的信号脉冲的情况中，图像值代表来自空间位置的反向散射强度。来自传送器的一开口并返回至一开口的各个反向散射信号提供作为时间的函数的反向散射强度。对于任一个时间，此反向散射强度是来自一组空间位置的反向散射强度的组分(contribution)的和，从而导致经由开口传播到所述位置和从所述位置传播的超声波的延迟时间相同。可对发射传送器、这种图像中的像素位置、以及接收传送器的每个组合分配一延迟时间。所分配的延迟时间是超声信号的发射与接收之间的延迟时间，该超声信号由发射传送器发射，由与像素位置相对应的管位置处的材料反射，并由接收传送器接收。因此，在针对发射传送器和接收传送器的组合考虑作为时间的函数的反射振幅信号的时候，每个时间点与图像中的一组像素位置相对应，并且所分配的延迟时间等于该时间点的时间值。
线断层技术使用发射传送器和接收传送器的多个这种组合来实现反向散射强度的空间分辨率。在Luiten描述的处理中，这相当于对与图像位置相对应的空间位置的反向散射强度的计算，每个计算都针对发射传送器和接收传送器的每个组合确定与该空间位置相关联的延迟时间，并将在那些延迟时间时、对于那些组合的反向散射信号相加。结果，产生作为位置函数的所计算的反向散射强度的图像。
在一个实施例中，使用具有第一操作和第二操作(pass，转换)的计算。这是因为，与管壁内的空间位置相关联的延迟时间取决于管壁的形状，由于腐蚀和磨损管壁的形状可能是不可预计的。因此，使用第一操作，其中，在超声传播速度不依赖于空间位置的假设下计算第一反向散射强度图像。当然，此假设不等于实际，因为管中的流体的超声传播速度和管壁中的超声传播速度显著不同。然而，第一反向散射强度图像确实提供了使得可能确定管壁的内表面的位置的信息。这使得可能执行第二操作，其中，在超声传播速度具有第一值和第二值的假设下计算第二反向散射强度图像，第一值和第二值对应于分别根据第一图像确定的、在内表面的内侧和外侧的、管壁中和流体中的速度。可选地，可使用如第二操作的其他操作，其中，由之前的操作产生的第二图像代替第一图像。
因此，该处理优选地包括：
a.用声音速度模型(例如，作为空间位置的函数的声音速度的值)计算第一图像，特别是使用来自管的内表面的反射来计算，上述声音速度模型仅包括所有位置的液体速度(考虑管内的液体中的声音速度)。
b.从第一图像查找管的内表面。
c.更新速度模型，在模型中包括由从第一图像发现的内表面界定的管壁中的声音速度。
d.用所更新的模型计算第二图像，以对管壁、管壁的内表面和管壁的外表面、以及管壁中的类似缺陷的特征成像。
计算管壁、管壁的内表面和管壁的外表面以及管壁中的类似缺陷的特征的第二图像，优选地包括：
a.在管壁内限定点的栅格。
b.针对每个栅格点并针对每对发射元件和接收元件来计算经由从所述栅格点的反射沿着从所述对中的发射元件到达所述对中的接收元件的声音路径的声音传输时间。
c.对每个栅格点确定反向散射响应的和，该响应根据针对这些对所计算的声音传输时间来利用这些对中的不同对来确定。
可选地，在和的确定中可应用振幅权重。
如果栅格点对应于管壁的声音散射部分，那么这些响应的加权和将获得明显非零的值(具有高于噪音水平的水平)。
这样，第二图像的计算取决于已从第一图像发现的管壁的内表面。因此，内表面的位置以及由此声音传输时间不具有预定值。上述值可能被腐蚀和磨损影响，并且，上述值可能取决于沿着管中的圆周方向和轴向方向的位置。
在此类型的传统图像技术中，应用射线追踪技术来计算在此技术中使用的声音传输时间。然而，已经发现，当应用该技术对遭受腐蚀和磨损的管壁的内部成像时，这会导致误差。管中的流体中的声音速度和管壁的材料(例如，金属)中的声音速度之间的大的差异具有这样的效果：内表面的模型中的较小误差可能导致大的射线追踪误差。而且，所估计的表面的可能的不均匀性可能具有这样的效果：射线追踪计算本身中的不精确可能导致大的误差。
根据一个方面，优选地，应用费马原理来更有效地确定声音传输时间。费马原理的使用包括：选择经由相关栅格点从一对中的发射元件到接收元件的一组相邻的声音传输路径，计算相应的声音传输时间，并针对该栅格点和该对的组合选择具有最短行进时间的声音路径。这使得该处理对于当使用射线追踪方法时出现的该类型的误差而言具有更大的可靠性。
图2示出了用于检测管壁1中的缺陷的系统的稍微修改的示意性实施例，该实施例的系统包括超声传送器装置2，该超声传送器装置2布置成经由发出开口从管内部朝向管壁1发射超声信号，并经由进入开口接收来自管壁1的反向散射信号。在此示意性实施例中，传送器装置包括至少一个超声传送器6，和转动或旋转(见箭头)引导装置7，该转动或旋转引导装置布置成通过传送器装置2在垂直平面4内提供将被发射到所有方向的超声脉冲以及将从所有方向被接收的反向散射脉冲。转动引导装置7优选地在控制模块5的控制下由步进电机(未明确地示出)驱动。对于剩下的部分，此示意性实施例与图1的实施例相似。
引导装置可以是传送器安装在其上的可转动轮，以通过轮的运动引导传送器的运动。轮的转动速度可比声音的速度慢得多。因此，对于通过转动轮实现一系列传送器位置，能够获得作为时间(从一个传送器位置开始到基本上返回至该传送器位置的时间)的函数的反向散射强度。在另一实施例中，引导装置可以是两个壳体部分之间的狭槽，传送器沿着该狭槽被引导。在此情况中，壳体部分也可用来沿着狭槽边缘对传送器施加电势。在另一实施例中，引导装置可以是具有开口的转动结构，该开口将超声波引导出而达到管壁。
总而言之，提供了一种用于检测管壁1中的缺陷的系统，该系统包括超声传送器装置2，该超声传送器装置布置成经由发出开口从管内部朝向管壁发射超声信号，并经由进入开口接收来自管壁的反向散射信号。在此系统中，传送器装置布置成发射并接收主方向在基本上垂直于管轴线的平面4内的多个信号。传送器装置的所述发出开口和/或进入开口的直径的大小基本为所使用的超声信号的波长。在处理装置5中，基于所发射的和经反向散射的信号的传输时间使用高分辨率成像处理来处理所发射的和经反向散射的信号的复合体。
在一个实施例中，传送器装置包括位于所述平面中的超声传送器的基本圆形的阵列3。
在一个实施例中，传送器装置包括至少一个超声传送器和引导装置6，该引导装置布置成通过传送器装置在垂直平面内提供将被发射到所有方向的信号和将从所有方向被接收的反向散射脉冲。
在一个实施例中，处理装置5包括用于以下的装置：
a.考虑管内部的液体中的声音速度，并用仅包括液体速度的模型对数据成像；
b.查找管的内表面；
c.更新速度模型，将管壁中的声音速度包括在模型中；
d.在多束(bundles of)相邻的声音传输路径上应用费马原理，对管壁、管壁内表面和管壁外表面以及管壁中的类似缺陷的特征成像。

Claims (15)

1.一种检测管壁(1)中的缺陷的方法，其特征在于，包括：
-从管的内部朝着管壁(1)发射超声信号；
-接收来自所述管壁的反向散射信号，发射并接收多个信号，所述多个信号的主方向分布在垂直于所述管的轴线的平面(4)内；
-用基于所述发射的和反向散射的信号的发射与接收之间的传输时间的成像处理来处理所述多个发射的和接收的信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述管壁的图像通过以下方式形成：组合针对发射和接收位置的不同组合所获得的反向散射信号，并用所述传输时间对所述图像中的位置的所述组合分配反向散射强度。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，经由发出开口发射所述超声信号，并经由进入开口接收所述超声信号，所述发出开口和/或所述进入开口的直径的大小基本为所述超声信号的波长。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述处理包括，在多束相邻的声音传输路径上应用费马原理，对所述管壁、所述管壁的内表面和所述管壁的外表面以及所述管壁中类似缺陷的特征进行成像。
5.根据权利要求4所述的方法，包括：
a.在所述管壁内限定栅格点的栅格；
b.针对每个栅格点并针对每对发射元件位置和接收元件位置来计算经由从所述栅格点的反射沿着从所述对中的所述发射元件位置到所述对中的所述接收元件位置的声音路径的声音传输时间，这通过以下过程实现：选择经由所述栅格点从所述对的所述发射元件位置到所述接收元件位置的一组相邻的声音传输路径，计算所述声音传输路径的声音传输时间，并针对所述栅格点和所述对的组合来选择具有最短行进时间的所述声音传输路径；
c.针对每个栅格点确定反向散射响应的和，所述反向散射响应根据针对所述对和所述栅格点所计算的声音传输时间来利用这些所述对中的不同对确定。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述处理包括：
a.使用仅包括与所述管内的液体中的声音速度对应的声音速度的声音速度模型，来处理发射的和接收的信号的组合，以形成第一反向散射图像；
b.从所述第一反向散射图像查找所述管的内表面；
c.更新所述声音速度模型，在所述模型中包括由从所述第一反向散射图像发现的所述管的内表面界定的所述管壁中的所述声音速度；
d.用被更新的所述声音速度模型来处理发射的和接收的信号的组合，以形成第二反向散射图像。
7.根据权利要求6所述的方法，包括，在由从所述第一反向散射图像发现的所述管的内表面界定的所述管壁内限定栅格点的栅格；针对每个栅格点并针对每对发射元件位置和接收元件位置来计算经由从所述栅格点的反射沿着从所述对中的所述发射元件位置到所述对中的所述接收元件位置的声音路径的声音传输时间，这通过以下过程实现：选择经由所述栅格点从所述对的所述发射元件位置到所述接收元件位置的一组相邻的声音传输路径，计算所述声音传输路径的声音传输时间，并针对所述栅格点和所述对的组合来选择具有最短行进时间的所述声音传输路径。
8.一种用于从管的内部检测所述管的壁(1)中的缺陷的系统，其特征在于，所述系统包括：
-至少一个超声传送器，所述至少一个超声传送器具有用于发射超声信号的发出开口和用于接收反向散射信号的进入开口，所述至少一个传送器构造为发射并接收多个信号，所述多个信号的主方向分布在垂直于轴线的平面(4)内；
-处理器(5)，被构造为用基于发射的和反向散射的信号的发射与接收之间的传输时间的成像处理，来处理发射的和反向散射的信号的组合。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述超声传送器具有发出开口和/或进入开口，所述传送器的所述发出开口和/或所述进入开口的直径的大小是所述传送器的传输频率下的超声波的波长的至多两倍。
10.根据权利要求9所述的系统，包括所述管、所述超声传送器，所述超声传送器具有位于所述管内部中的被布置成朝着所述管壁发射所述超声信号的所述发出开口和被布置成接收来自所述管壁的超声信号反向散射信号的所述进入开口。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的系统，包括超声传送器的位于所述平面中的圆形阵列(3)。
12.根据权利要求8至11中的任一项所述的系统，包括引导装置(6)，所述引导装置布置成通过所述传送器在所述垂直平面内提供将被发射到所有方向的信号和将从所有方向被接收的反向散射脉冲。
13.根据权利要求8所述的系统，其中，所述处理器(5)构造为：
a.考虑到所述管内的所述液体中的所述声音速度，并用仅包括所述液体速度的模型对数据成像；
b.查找所述管的内表面；
c.更新所述速度模型，将所述管壁中的所述声音速度包括在所述模型中；
d.在多束相邻的声音传输路径上应用费马原理，对所述管壁、所述管壁的内表面和所述管壁的外表面以及所述管壁中的类似缺陷的特征进行成像。
14.根据权利要求8所述的系统，其中，所述处理器(5)构造为：
a.在所述管壁内限定栅格点的栅格；
b.针对每个栅格点并针对每对发射元件位置和接收元件位置来计算经由从所述栅格点的反射沿着从所述对中的所述发射元件位置到所述对中的所述接收元件位置的声音路径的声音传输时间，这通过以下过程来实现：选择经由所述栅格点从所述对的所述发射元件位置到所述接收元件位置的一组相邻的声音传输路径，计算所述声音传输路径的所述声音传输时间，并针对所述栅格点和所述对的组合来选择具有最短行进时间的所述声音传输路径；
c.针对每个栅格点确定所述反向散射响应的和，所述反向散射响应根据针对所述对和所述栅格点所计算的声音传输时间来利用这些所述对中的不同对确定。
15.一种计算机程序产品，其特征在于，包括用于可编程计算机的指令程序，当所述指令程序由可编程计算机执行时，所述指令程序将使得计算机如权利要求8至14中的任一项所述的处理器一样进行操作。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102590346A (zh) * 2012-01-13 2012-07-18 北京化工大学 管材的环向取向度测试方法
CN104515809A (zh) * 2015-01-15 2015-04-15 重庆大学 一种基于超声波的电力电缆身份识别装置及方法
CN108693254A (zh) * 2017-04-03 2018-10-23 株式会社东芝 超声波探伤装置、超声波探伤方法以及产品的制造方法
CN109725059A (zh) * 2019-01-31 2019-05-07 景德镇陶瓷大学 一种超声多普勒无损检测管道内壁腐蚀缺陷的方法
CN111189926A (zh) * 2020-01-08 2020-05-22 中南大学 一种基于全域搜索辨识结构空洞位置的方法及系统
CN114110304A (zh) * 2021-11-24 2022-03-01 河海大学设计研究院有限公司 城市地下排水管网检测系统
CN114981583A (zh) * 2019-11-18 2022-08-30 伊皮普有限公司 通过潜水器操作检测不规则的系统和方法

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2439527A1 (en) * 2010-10-07 2012-04-11 Nederlandse Organisatie voor toegepast -natuurwetenschappelijk onderzoek TNO System and method for performing ultrasonic pipeline wall property measurements
KR101984194B1 (ko) 2011-09-26 2019-09-03 온타리오 파워제너레이션 인코퍼레이티드 초음파 매트릭스 조사 장치
US10197536B2 (en) * 2012-05-11 2019-02-05 Basf Se Method for detecting damage to a hollow shaft
US10373470B2 (en) 2013-04-29 2019-08-06 Intelliview Technologies, Inc. Object detection
CN104634376A (zh) * 2013-11-15 2015-05-20 中国石油天然气股份有限公司 一种非插入声波式清管通过指示器监测装置及监测方法
EP2887060A1 (en) * 2013-12-20 2015-06-24 Nederlandse Organisatie voor toegepast- natuurwetenschappelijk onderzoek TNO Ultrasonic pipeline inspection system and method
BE1022397B1 (nl) * 2014-01-17 2016-03-22 Vliegen Nv Meettechniek
CA2847707C (en) 2014-03-28 2021-03-30 Intelliview Technologies Inc. Leak detection
WO2015200457A1 (en) * 2014-06-24 2015-12-30 Qi2 Elements, Llc Beam forming and steering of helical guided waves in pipe-like and plate-like structures
US10943357B2 (en) 2014-08-19 2021-03-09 Intelliview Technologies Inc. Video based indoor leak detection
US10060883B2 (en) 2015-10-01 2018-08-28 General Electric Company Pipeline crack detection
EP3239706B1 (en) * 2016-04-29 2022-04-13 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Apparatus and method for inspecting an object using ultrasonic waves in the field of material testing
US10429176B2 (en) 2017-06-08 2019-10-01 General Electric Company Pipeline deep crack detection

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IN169006B (zh) * 1986-06-26 1991-08-10 Westinghouse Electric Corp
DE4416829A1 (de) * 1994-05-16 1995-11-23 Siemens Ag Verfahren und Einrichtung zur Erstellung eines Ultraschall-Tomogramms für einen Querschnitt eines Prüfkörpers
US5587534A (en) 1994-10-28 1996-12-24 The United States Of America As Represented By The Secretary Of Commerce Wall thickness and flow detection apparatus and method for gas pipelines
RU2194274C1 (ru) * 2001-09-18 2002-12-10 ЗАО "Нефтегазкомплектсервис" Способ внутритрубного ультразвукового контроля
DE10262232B4 (de) * 2002-01-22 2008-07-03 Pii Pipetronix Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Untersuchen von Rohrleitungen
RU2205396C1 (ru) 2002-02-07 2003-05-27 ЗАО "Нефтегазкомплектсервис" Способ внутритрубного контроля трубопроводов с динамическим режимом сканирования
US7299697B2 (en) * 2005-03-31 2007-11-27 General Electric Company Method and system for inspecting objects using ultrasound scan data
FR2888327B1 (fr) * 2005-07-05 2008-07-04 Saipem S A Sa Procede et dispositif de controle de soudure de raccordement de conduite par sonde a ultrasons
NL1032185C2 (nl) * 2006-07-17 2008-01-18 Roentgen Tech Dienst Bv Systeem en werkwijze voor het met behulp van ten minste een ultrasone bundel meten aan een wand van een pijpleiding.

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102590346A (zh) * 2012-01-13 2012-07-18 北京化工大学 管材的环向取向度测试方法
CN104515809A (zh) * 2015-01-15 2015-04-15 重庆大学 一种基于超声波的电力电缆身份识别装置及方法
CN108693254A (zh) * 2017-04-03 2018-10-23 株式会社东芝 超声波探伤装置、超声波探伤方法以及产品的制造方法
CN109725059A (zh) * 2019-01-31 2019-05-07 景德镇陶瓷大学 一种超声多普勒无损检测管道内壁腐蚀缺陷的方法
CN114981583A (zh) * 2019-11-18 2022-08-30 伊皮普有限公司 通过潜水器操作检测不规则的系统和方法
CN111189926A (zh) * 2020-01-08 2020-05-22 中南大学 一种基于全域搜索辨识结构空洞位置的方法及系统
CN114110304A (zh) * 2021-11-24 2022-03-01 河海大学设计研究院有限公司 城市地下排水管网检测系统

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