CN107703159A - 管道内壁检测系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供的一种管道内壁检测系统及方法，涉及管道内壁检测技术领域。方法包括矢量网络分析仪装置输出微波并将述微波传输至同轴馈电端盖装置；同轴馈电端盖装置将接收到的微波传播至待测管道内，及当待测管道的内壁存在减薄时，接收微波中经由待测管道的内壁的减薄处反射回的回波信号；然后同轴馈电端盖装置还将接收到的回波信号传输至矢量网络分析仪装置；矢量网络分析仪装置还处理回波信号以获得待测管道的内壁的减薄处的减薄信息。通过微波在待测管道的内壁的减薄处波阻抗发生变化，造成阻抗失配，在时域上引起微波在减薄处发生反射，再对反射回的回波信号进行处理，以获得待测管道的内壁的减薄处的减薄信息。提高检测准确度。

Description

管道内壁检测系统及方法
技术领域
本发明涉及管道内壁检测技术领域，具体而言，涉及一种管道内壁检测系统及方法。
背景技术
管道运输至今已有150多年的历史，其广泛应用于工业生产及日常生活中，石油及天然气资源主要依靠埋地管道(通常为低合金钢)进行输送。在油气管道运营过程中，内部腐蚀会导致管道内壁减薄，其根源主要在于输送介质中含有H2S、CO2等物质。首先，H2S与碳钢管发生化学反应，作为产物之一的氢可以导致管道的氢损伤，而另一种产物FeS则通常是一种有缺陷的结构，它与钢铁表面的粘结力差、易脱落，并作为阴极与钢铁基体构成一个活性的微电池，对钢基体继续进行腐蚀。其次，CO2溶于水中与管道发生作用，造成CO2腐蚀，最为典型的特征是出现局部的点蚀、轮癣状腐蚀和台面状腐蚀。如若不能及时发现并处置管道内的局部减薄问题，则会造成设备和管道损坏、传输物资泄露而导致燃烧或爆炸、环境污染、生产停产及人员伤亡等严重后果。目前还没有较好的方案实现管道内壁的检测。
发明内容
本发明的目的在于提供一种管道内壁检测系统及方法，以改善上述问题。为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
第一方面，本发明实施例提供了一种管道内壁检测系统，包括：矢量网络分析仪装置和同轴馈电端盖装置。所述同轴馈电端盖装置的输入端与所述矢量网络分析仪装置连接，所述同轴馈电端盖装置的输出端用于连接于待测管道的一端。所述矢量网络分析仪装置用于输出微波并将所述微波传输至所述同轴馈电端盖装置。所述同轴馈电端盖装置用于将接收到的所述微波传播至所述待测管道内，及当所述待测管道的内壁存在减薄时，接收所述微波中经由所述待测管道的内壁的减薄处反射回的回波信号。所述同轴馈电端盖装置还用于将接收到的回波信号传输至所述矢量网络分析仪装置。所述矢量网络分析仪装置还用于处理所述回波信号以获得所述待测管道的内壁的减薄处的减薄信息。
进一步地，上述减薄信息包括减薄位置，所述矢量网络分析仪装置包括矢量网络分析仪和与所述矢量网络分析仪电连接的计算终端。所述矢量网络分析仪与所述同轴馈电端盖装置的输入端连接。所述矢量网络分析仪用于输出微波并将所述微波传输至所述同轴馈电端盖装置。所述矢量网络分析仪还用于处理所述回波信号以获得所述回波信号的渡越时间。所述计算终端用于基于获取到的所述渡越时间，获得所述待测管道的内壁的减薄处的减薄位置。
进一步地，上述减薄信息还包括减薄厚度，所述矢量网络分析仪还用于处理所述回波信号以获得所述回波信号的输入反射系数。所述计算终端还用于基于获取到的所述输入反射系数及所述减薄位置，获得所述待测管道的内壁的减薄处的减薄厚度。
进一步地，上述同轴馈电端盖装置包括天线和同轴馈电端盖。所述天线的接头端与所述矢量网络分析仪连接。所述同轴馈电端盖上设置有通孔，所述天线的收发端穿过所述通孔延伸于所述待测管道内。所述同轴馈电端盖的输出端用于连接于所述待测管道的一端。所述天线用于将接收到的所述微波传播至所述待测管道内，及当所述待测管道的内壁存在减薄时，接收所述微波中经由所述待测管道的内壁的减薄处反射回的回波信号。所述天线还用于将接收到的回波信号传输至所述矢量网络分析仪。
第二方面，本发明实施例提供了一种管道内壁检测方法，应用于上述的系统，所述方法包括所述矢量网络分析仪装置输出微波并将所述微波传输至所述同轴馈电端盖装置；所述同轴馈电端盖装置将接收到的所述微波传播至所述待测管道内，及当所述待测管道的内壁存在减薄时，接收所述微波中经由所述待测管道的内壁的减薄处反射回的回波信号；所述同轴馈电端盖装置还将接收到的回波信号传输至所述矢量网络分析仪装置；所述矢量网络分析仪装置还处理所述回波信号以获得所述待测管道的内壁的减薄处的减薄信息。
本发明实施例提供的一种管道内壁检测系统及方法，所述矢量网络分析仪装置输出微波并将所述微波传输至所述同轴馈电端盖装置；所述同轴馈电端盖装置将接收到的所述微波传播至所述待测管道内，及当所述待测管道的内壁存在减薄时，接收所述微波中经由所述待测管道的内壁的减薄处反射回的回波信号；然后所述同轴馈电端盖装置还将接收到的回波信号传输至所述矢量网络分析仪装置；所述矢量网络分析仪装置还处理所述回波信号以获得所述待测管道的内壁的减薄处的减薄信息。通过微波在待测管道的内壁的减薄处波阻抗发生变化，造成阻抗失配，在时域上引起微波在减薄处发生反射，再对反射回的回波信号进行处理，以获得待测管道的内壁的减薄处的减薄信息。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例的应用环境；
图2为图1中M1M2处引起的反射波功率与入射波功率之间的关系图；
图3为本发明第一实施例提供的不同减薄厚度被测金属管道的回波信号示意图；
图4为本发明第二实施例提供的管道内壁检测方法的流程图。
图中：100-矢量网络分析仪装置；101-矢量网络分析仪；102-计算终端；103-线缆；110-同轴馈电端盖装置；111-天线；111a-接头端；111b-收发端；111c-外壳；112-同轴馈电端盖；120-终端短路端盖；200-待测管道。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“平行”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”、“电连接”应做广义理解，例如，可以是固定电连接，也可以是可拆卸电连接，或一体地电连接；可以是机械电连接，也可以是电电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，“输出”、“传播”、“传输”等术语应理解为是描述一种微波信号、电信号处理。如“输出”仅仅是指微波信号、或电信号通过该设备、仪器或装置之后发生了微波学上或电学上的变化，使得所述微波信号或所述电信号受到处理，进而获得实施技术方案或解决技术问题所需要的信号。
在本发明的具体实施例附图中，为了更好、更清楚的描述该管道内壁检测系统内各设备、仪器及装置的工作原理、表现所述系统中微波信号或电信号的通行逻辑，只是明显区分了各设备、仪器及装置之间的相对位置关系，并不能构成对微波、电路方向及设备仪器大小、尺寸、形状的限定。
第一实施例
请参照图1，本实施例提供一种管道内壁检测系统，可以包括：矢量网络分析仪装置100和同轴馈电端盖装置110。所述同轴馈电端盖装置110的输入端与所述矢量网络分析仪装置100连接，所述同轴馈电端盖装置110的输出端用于连接于待测管道200的一端。
所述矢量网络分析仪装置100用于输出微波并将所述微波传输至所述同轴馈电端盖装置110。微波可以是频率为300MHz～300GHz的电磁波，是无线电波中一个有限频带的简称。
所述同轴馈电端盖装置110用于将接收到的所述微波传播至所述待测管道200内，及当所述待测管道200的内壁存在减薄时，接收所述微波中经由所述待测管道200的内壁的减薄处反射回的回波信号。
所述同轴馈电端盖装置110还用于将接收到的回波信号传输至所述矢量网络分析仪装置100。
所述矢量网络分析仪装置100还用于处理所述回波信号以获得所述待测管道200的内壁的减薄处的减薄信息。
作为一种实施方式，所述减薄信息可以包括减薄位置，所述矢量网络分析仪装置100可以包括矢量网络分析仪101和与所述矢量网络分析仪101电连接的计算终端102。所述矢量网络分析仪101与所述同轴馈电端盖装置110的输入端连接。
所述矢量网络分析仪101用于输出微波并将所述微波传输至所述同轴馈电端盖装置110。所述矢量网络分析仪101还用于处理所述回波信号以获得所述回波信号的渡越时间。
所述计算终端102用于基于获取到的所述渡越时间，获得所述待测管道200的内壁的减薄处的减薄位置。
进一步地，根据待测管道200的尺寸如内径、长度，选取合适的扫频范围，即所述矢量网络分析仪101输出的微波的频率范围。在本实施例中，所述矢量网络分析仪装置100中设置的扫频范围可以为12GHz～18GHz，即输出的微波的频率范围为12GHz～18GHz，输出的微波为TM0n模式的电磁波。所述待测管道200可以是金属管道。例如，所述待测管道200可以为但不限于铜管道。将金属管道视为圆柱形波导，则微波能够在金属管道内部进行长距离传输且衰减较小，可实现管道内壁的远程检测。由于金属管道的结构的圆对称旋转性,且圆波导足够长，能在圆波导中激发出TM0n模式的电磁波。
作为一种实施方式，所述计算终端102可以为集成在矢量网络分析仪101内的处理器，还可以为具有计算功能的终端设备，如计算机、平板电脑、手机等。
进一步，所述减薄信息还可以包括减薄厚度，所述矢量网络分析仪101还用于处理所述回波信号以获得所述回波信号的输入反射系数。所述计算终端102还用于基于获取到的所述输入反射系数及所述减薄位置，获得所述待测管道200的内壁的减薄处的减薄厚度。
作为一种实施方式，同轴馈电端盖装置110可以包括天线111和同轴馈电端盖112。所述天线111的接头端111a与所述矢量网络分析仪101连接，所述同轴馈电端盖112上设置有通孔。所述天线111的收发端111b穿过所述通孔延伸于所述待测管道200内。进一步地，所述天线111的收发端111b与所述待测管道200的轴线平行或重合。所述同轴馈电端盖112的输出端用于连接于所述待测管道200的一端。
所述天线111用于将接收到的所述微波传播至所述待测管道200内，及当所述待测管道200的内壁存在减薄时，接收所述微波中经由所述待测管道200的内壁的减薄处反射回的回波信号。
所述天线111还用于将接收到的回波信号传输至所述矢量网络分析仪101。
作为一种实施方式，所述天线111的接头端111a与所述矢量网络分析仪101通过线缆103连接。进一步地，所述天线111可以为同轴天线。所述线缆103可以为同轴线缆。
作为一种实施方式，所述天线111的收发端111b的外壳111c与所述同轴馈电端盖112的输入端通过导电银胶电连接。
作为一种实施方式，同轴馈电端盖112的输出端用于通过螺纹连接于所述待测管道200的一端。所述终端短路端盖120用于通过螺纹连接于所述待测管道200的另一端。进一步地，同轴馈电端盖112、终端短路端盖120均可以由金属材质制成。例如，同轴馈电端盖112、终端短路端盖120均可以为铜盖。
TMmn模式的电磁波在金属管道内部(视为圆柱形波导)传播过程中，圆柱形波导的波阻抗即ZTM计算公式为：
圆柱形波导中填充介质的本征阻抗即η为：
ε为介电常数，μ为磁导率，当填充介质为空气时，η＝377Ω。
TMmn模的传播常数即β为：
公式(3)中，kc为波导的截止波数，其计算公式为：
公式(3)、(4)中，λc为截止波长，R为获取到的所述待测管道的内半径，pmn为第一类m阶贝塞尔函数的第n个根。kc为圆柱形波导中填充介质的波数，λ为预设的所述微波在所述待测管道内传播的工作波长。
进一步地，vg为预设的所述微波在所述待测管道内传播的群速度，λ与vg的关系式为：
由公式(5)得出：
根据公式(4)，待测管道200的未减薄位置处(内半径为R)和减薄位置处(内半径R+td)各自的截止波长λc_R、分别为：
与未减薄管道和减薄管道相对应的波阻抗分别为：
在待测管道内壁尺寸不连续处，ZTM_R为圆柱形波导的本征阻抗，则为负载阻抗，因此管道内壁尺寸不连续造成了圆柱形波导的阻抗失配，相应的反射系数为：
Γ为所述待测管道的内壁的减薄处引起的阻抗失配的对应反射系数。进一步地，基于以上公式计算获得：
请参阅图1，管道内壁检测系统还可以包括终端短路端盖120，所述终端短路端盖120用于连接于所述待测管道200的另一端。lT为所述待测管道200的内壁的减薄处的减薄位置，也就是天线111到反射回的距离，设M1M2为反射回点。R为获取到的所述待测管道200的内半径。td为所述待测管道200的内壁的减薄处的减薄厚度。lT+ld+lp为所述待测管道200的轴向长度。ld为所述待测管道200的内壁的减薄处的减薄长度。
请结合参阅图1和图2，图2中的分别对应于图1中A、B、C、D各点的功率。以dB为单位描述微波从A点到B点的衰减，损耗功率为Pl，A点的功率A、B两点的间距lT，则有以下关系：
公式(13)中，负号表示功率衰减，即：
公式(13)、(14)中，α为衰减常数，是导体衰减常数即αc和介质衰减常数即αd之和，它们的单位均为dB/m。考虑微波传播过程中功率衰减的因素，之间则存在以下关系：
与TM模相对应，αc由以下等式给出：
公式(17)中，Rs为待测管道200的内壁表面上的表面电阻，其余参数含义均同上，且Rs的表达式为：
公式(18)中，μPipe、σPipe分别为待测管道200的磁导率、电导率，其余参数的含义同上，进一步地，公式(17)可以改为：
介质衰减常数αd为：
公式(20)中，δ为介质的损耗角，基于以上，于是：
进一步地，M1M2处，反射波功率与入射波功率之间的关系为：
根据公式(15)、(16)和(22)，同时考虑所述同轴馈电端盖装置110的接收效率即天线111的接收效率，记为η0，可得：
进一步地，矢量网络分析仪101还处理所述回波信号以获得所述回波信号的输入反射系数。矢量网络分析仪101可以直接读取到所述回波信号的输入反射系数。此外，所述输入反射系数还可以基于获得，S11为所述输入反射系数，Γ为所述待测管道的内壁的减薄处引起的阻抗失配的对应反射系数，η0为预设的所述同轴馈电端盖装置的接收效率，α为预设的衰减常数，lT为所述减薄位置。
进一步，基于获得所述待测管道的内壁的减薄处的减薄位置，tF_T为所述渡越时间，vg为预设的所述微波在所述待测管道内传播的群速度，lT为所述待测管道的内壁的减薄处的减薄位置。
对于管道内壁局部减薄的工件，减薄通常是不均匀的。在此，将管道中减薄位置的回波幅值与标准管道上人工均匀减薄件的回波进行比较，来对减薄进行定量评估。
基于获得所述待测管道的内壁的减薄处的减薄厚度，td为所述待测管道的内壁的减薄处的减薄厚度，R为获取到的所述待测管道的内半径，λ为预设的所述微波在所述待测管道内传播的工作波长，pmn为第一类m阶贝塞尔函数的第n个根，S11为所述输入反射系数，η0为预设的所述同轴馈电端盖装置的接收效率，α为预设的衰减常数，lT为所述减薄位置。
在本实施例中，待测管道200和校准参考管道可以为铜管道。校准参考管道为内壁不存在减薄的良好管道。相应地，磁导率μPipe＝4π×10-7H/m，电导率σPipe＝5.9×107S/m。此外，对于空气填充的管道，忽略介质衰减，即αd＝0。设置扫频范围12GHz～18GHz，由于选择的扫频范围处于TM01单模式，因此pmn＝2.405。
进一步地，为了获取有关预设的各参数，将图1中的待测管道200换成校准参考管道，利用终端短路端盖120进行校准，设置扫频范围12GHz～18GHz，矢量网络分析仪101输出微波，进行实验，校准参考管道的轴向长度lR＝400mm，校准参考管道对应的渡越时间tF_R＝5.11828ns，校准参考管道终端短路时回波的输入反射系数S11_R＝-10.5998dB。根据获得微波在所述待测管道内传播的群速度即vg＝1.563×108m/s。根据公式(6)计算获得微波在所述待测管道内传播的工作波长即λ＝0.0223m。根据公式(21)计算获得衰减常数α＝0.1327dB/m。天线的接收效率为η0＝0.0915。
请参阅图1，搭建管道内壁检测系统，检测4个被测管道，序号为1、2、3、4，各自获得的回波信号如图3所示，再根据已知的数据及获得4个被测管道各自的内壁的减薄处的减薄厚度，其为测量值，图3中，S1表示序号为1的被测管道对应的回波信号示意图，测量值为0.1mm减薄，S2表示序号为2的被测管道对应的回波信号示意图，测量值为0.3mm减薄，S3表示序号为3的被测管道对应的回波信号示意图，测量值为0.5mm减薄，S4表示序号为4的被测管道对应的回波信号示意图，测量值为1mm减薄。并与对应的实际值进行了对比，如表1所示，相对误差为测量值与对应的实际值的差值，结果表明相对误差较小，准确度高。
表1 4个被测管道减薄厚度的测量值与实际值对比
本发明实施例提供的一种管道内壁检测系统的工作原理如下：
所述矢量网络分析仪101输出微波并将所述微波传输至所述天线111。所述天线111将接收到的所述微波传播至所述待测管道200内，及当所述待测管道200的内壁存在减薄时，接收所述微波中经由所述待测管道200的内壁的减薄处反射回的回波信号。矢量网络分析仪101还处理所述回波信号以获得所述回波信号的渡越时间。计算终端102用于基于获取到的所述渡越时间，获得所述待测管道200的内壁的减薄处的减薄位置。所述矢量网络分析仪101还处理所述回波信号以获得所述回波信号的输入反射系数。所述计算终端102基于获取到的所述输入反射系数及所述减薄位置，获得所述待测管道200的内壁的减薄处的减薄厚度。
本发明实施例提供了一种管道内壁检测系统，包括矢量网络分析仪装置100和同轴馈电端盖装置110。所述同轴馈电端盖装置110的输入端与所述矢量网络分析仪装置100连接，所述同轴馈电端盖装置110的输出端用于连接于待测管道200的一端。所述矢量网络分析仪装置100用于输出微波并将所述微波传输至所述同轴馈电端盖装置110。所述同轴馈电端盖装置110用于将接收到的所述微波传播至所述待测管道200内，及当所述待测管道200的内壁存在减薄时，接收所述微波中经由所述待测管道200的内壁的减薄处反射回的回波信号。所述同轴馈电端盖装置110还用于将接收到的回波信号传输至所述矢量网络分析仪装置100。所述矢量网络分析仪装置100还用于处理所述回波信号以获得所述待测管道200的内壁的减薄处的减薄信息。通过微波在待测管道的内壁的减薄处波阻抗发生变化，造成阻抗失配，在时域上引起微波在减薄处发生反射，再对反射回的回波信号进行处理，以获得待测管道的内壁的减薄处的减薄信息。
第二实施例
请参阅图4，本发明实例提供了一种管道内壁检测方法，应用于上述的系统，所述方法可以包括：
步骤S400：所述矢量网络分析仪装置输出微波并将所述微波传输至所述同轴馈电端盖装置；
步骤S410：所述同轴馈电端盖装置将接收到的所述微波传播至所述待测管道内，及当所述待测管道的内壁存在减薄时，接收所述微波中经由所述待测管道的内壁的减薄处反射回的回波信号；
步骤S420：所述同轴馈电端盖装置还将接收到的回波信号传输至所述矢量网络分析仪装置；
步骤S430：所述矢量网络分析仪装置还处理所述回波信号以获得所述待测管道的内壁的减薄处的减薄信息。
进一步地，所述减薄信息包括减薄位置，所述矢量网络分析仪装置包括矢量网络分析仪和与所述矢量网络分析仪电连接的计算终端，所述矢量网络分析仪与所述同轴馈电端盖装置的输入端连接，所述矢量网络分析仪还处理所述回波信号以获得所述回波信号的渡越时间；所述计算终端基于获取到的所述渡越时间，获得所述待测管道的内壁的减薄处的减薄位置。
进一步地，基于获得所述待测管道的内壁的减薄处的减薄位置，tF_T为所述渡越时间，vg为预设的所述微波在所述待测管道内传播的群速度，lT为所述待测管道的内壁的减薄处的减薄位置。
所述减薄信息还包括减薄厚度，所述方法还可以包括：
所述矢量网络分析仪还处理所述回波信号以获得所述回波信号的输入反射系数；所述计算终端基于获取到的所述输入反射系数及所述减薄位置，获得所述待测管道的内壁的减薄处的减薄厚度。
进一步地，基于获得所述待测管道的内壁的减薄处的减薄厚度，td为所述待测管道的内壁的减薄处的减薄厚度，R为获取到的所述待测管道的内半径，λ为预设的所述微波在所述待测管道内传播的工作波长，pmn为第一类m阶贝塞尔函数的第n个根，S11为所述输入反射系数，η0为预设的所述同轴馈电端盖装置的接收效率，α为预设的衰减常数，lT为所述减薄位置。
进一步地，所述输入反射系数还可以基于获得，S11为所述输入反射系数，Γ为所述待测管道的内壁的减薄处引起的阻抗失配的对应反射系数，η0为预设的所述同轴馈电端盖装置的接收效率，α为预设的衰减常数，lT为所述减薄位置。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的方法的具体工作过程，可以参考前述系统实施例中的对应过程，在此不再赘述。
本发明实施例提供的一种管道内壁检测方法，所述矢量网络分析仪装置输出微波并将所述微波传输至所述同轴馈电端盖装置；所述同轴馈电端盖装置将接收到的所述微波传播至所述待测管道内，及当所述待测管道的内壁存在减薄时，接收所述微波中经由所述待测管道的内壁的减薄处反射回的回波信号；然后所述同轴馈电端盖装置还将接收到的回波信号传输至所述矢量网络分析仪装置；所述矢量网络分析仪装置还处理所述回波信号以获得所述待测管道的内壁的减薄处的减薄信息。通过微波在待测管道的内壁的减薄处波阻抗发生变化，造成阻抗失配，在时域上引起微波在减薄处发生反射，再对反射回的回波信号进行处理，以获得待测管道的内壁的减薄处的减薄信息。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种管道内壁检测系统，其特征在于，包括：矢量网络分析仪装置和同轴馈电端盖装置，所述同轴馈电端盖装置的输入端与所述矢量网络分析仪装置连接，所述同轴馈电端盖装置的输出端用于连接于待测管道的一端；
所述矢量网络分析仪装置用于输出微波并将所述微波传输至所述同轴馈电端盖装置；
所述同轴馈电端盖装置用于将接收到的所述微波传播至所述待测管道内，及当所述待测管道的内壁存在减薄时，接收所述微波中经由所述待测管道的内壁的减薄处反射回的回波信号；
所述同轴馈电端盖装置还用于将接收到的回波信号传输至所述矢量网络分析仪装置；
所述矢量网络分析仪装置还用于处理所述回波信号以获得所述待测管道的内壁的减薄处的减薄信息。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述减薄信息包括减薄位置，所述矢量网络分析仪装置包括矢量网络分析仪和与所述矢量网络分析仪电连接的计算终端，所述矢量网络分析仪与所述同轴馈电端盖装置的输入端连接；
所述矢量网络分析仪用于输出微波并将所述微波传输至所述同轴馈电端盖装置；
所述矢量网络分析仪还用于处理所述回波信号以获得所述回波信号的渡越时间；
所述计算终端用于基于获取到的所述渡越时间，获得所述待测管道的内壁的减薄处的减薄位置。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述减薄信息还包括减薄厚度，所述矢量网络分析仪还用于处理所述回波信号以获得所述回波信号的输入反射系数；
所述计算终端还用于基于获取到的所述输入反射系数及所述减薄位置，获得所述待测管道的内壁的减薄处的减薄厚度。
4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述同轴馈电端盖装置包括天线和同轴馈电端盖，所述天线的接头端与所述矢量网络分析仪连接，所述同轴馈电端盖上设置有通孔，所述天线的收发端穿过所述通孔延伸于所述待测管道内，所述同轴馈电端盖的输出端用于连接于所述待测管道的一端；
所述天线用于将接收到的所述微波传播至所述待测管道内，及当所述待测管道的内壁存在减薄时，接收所述微波中经由所述待测管道的内壁的减薄处反射回的回波信号；
所述天线还用于将接收到的回波信号传输至所述矢量网络分析仪。
5.一种管道内壁检测方法，其特征在于，应用于如权利要求1-4任一项所述的系统，所述方法包括：
所述矢量网络分析仪装置输出微波并将所述微波传输至所述同轴馈电端盖装置；
所述同轴馈电端盖装置将接收到的所述微波传播至所述待测管道内，及当所述待测管道的内壁存在减薄时，接收所述微波中经由所述待测管道的内壁的减薄处反射回的回波信号；
所述同轴馈电端盖装置还将接收到的回波信号传输至所述矢量网络分析仪装置；
所述矢量网络分析仪装置还处理所述回波信号以获得所述待测管道的内壁的减薄处的减薄信息。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述减薄信息包括减薄位置，所述矢量网络分析仪装置包括矢量网络分析仪和与所述矢量网络分析仪电连接的计算终端，所述矢量网络分析仪与所述同轴馈电端盖装置的输入端连接；所述矢量网络分析仪装置还处理所述回波信号以获得所述待测管道的内壁的减薄处的减薄信息，包括：
所述矢量网络分析仪还处理所述回波信号以获得所述回波信号的渡越时间；
所述计算终端基于获取到的所述渡越时间，获得所述待测管道的内壁的减薄处的减薄位置。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，基于获取到的所述渡越时间，获得所述待测管道的内壁的减薄处的减薄位置，包括：
基于获得所述待测管道的内壁的减薄处的减薄位置，tF_T为所述渡越时间，vg为预设的所述微波在所述待测管道内传播的群速度，lT为所述待测管道的内壁的减薄处的减薄位置。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述减薄信息还包括减薄厚度，所述方法还包括：
所述矢量网络分析仪还处理所述回波信号以获得所述回波信号的输入反射系数；
所述计算终端基于获取到的所述输入反射系数及所述减薄位置，获得所述待测管道的内壁的减薄处的减薄厚度。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，基于获取到的所述输入反射系数及所述减薄位置，获得所述待测管道的内壁的减薄处的减薄厚度，包括：
基于获得所述待测管道的内壁的减薄处的减薄厚度，td为所述待测管道的内壁的减薄处的减薄厚度，R为获取到的所述待测管道的内半径，λ为预设的所述微波在所述待测管道内传播的工作波长，pmn为第一类m阶贝塞尔函数的第n个根，S11为所述输入反射系数，η0为预设的所述同轴馈电端盖装置的接收效率，α为预设的衰减常数，lT为所述减薄位置。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述输入反射系数还可以基于获得，S11为所述输入反射系数，Γ为所述待测管道的内壁的减薄处引起的阻抗失配的对应反射系数，η0为预设的所述同轴馈电端盖装置的接收效率，α为预设的衰减常数，lT为所述减薄位置。
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