CN109187740A - 一种管道缺陷的多频多点超声导波检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种管道缺陷的多频多点超声导波检测方法，在单一位置布置传感器对管道进行导波检测时存在盲区，方向控制不佳和管道内多次反射等导致的杂扰信号难以辨识。采用单频导波对管道进行检测时，即便是大尺寸缺陷也可能出现反射系数低的情况而导致漏检。本发明提供了一种管道缺陷的多频多点超声导波检测方法，降低杂扰信号导致的缺陷误判率，提升超声导波对管道缺陷尺寸的定量检测能力。在间距大于盲区范围的多个位置点进行导波检测，依据多点检测信号的比对，消除杂扰信号；利用多个频率导波对管道缺陷进行检测，不仅可降低缺陷漏检概率，还可综合多频导波在缺陷处的反射系数对缺陷尺寸进行定量评价。

Description

一种管道缺陷的多频多点超声导波检测方法
技术领域
本发明涉及一种管道缺陷的多频多点超声导波检测方法，作用是有效降低超声导波检测盲区和杂扰信号对缺陷检测的影响，提升超声导波方法对管道缺陷的检测能力，属于无损检测技术领域。
背景技术
超声导波技术能够实现管道缺陷的长距离检测，但其存在一定的检测盲区。目前主要采用单频、单点测试方法，无法对盲区内的缺陷进行检测。更重要的是，
当缺陷尺寸与导波波长比值线性增长时，缺陷处的反射系数存在非线性变化。采用单频导波对管道进行检测时，即便是大尺寸缺陷也可能出现反射系数低的情况而导致漏检，更无法对缺陷尺寸进行定量评价。为解决以上两个问题，本发明提出了多频多点超声导波检测方法，在多检测点处获取超声导波检测信号，避免单点检测存在的盲区问题；在每个检测点处，进行多频导波检测，利用多频导波的反射系数，对缺陷尺寸进行评价。
发明内容
本发明的目的是为了提高超声导波技术对管道缺陷的检测能力，消除导波检测盲区和杂扰信号对缺陷检测的影响。
为实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：一种管道缺陷的多频多点超声导波检测方法，实现该方法的步骤如下：
S1)在管道中选取N个检测点，2≤N≤6，安装传感器进行超声导波检测；
S2)在每个检测点处进行超声导波检测时，先后激发M(3≤M≤10)个频率导波对管道进行检测；
S3)对比同一频率在不同检测点获得的超声导波信号，排除杂扰信号；
S4)对比同一位置点处的多频超声导波检测信号，对管道缺陷进行定位和尺寸评价。
在管道(5)中选取N个检测点，2≤N≤6，安装传感器(4)进行超声导波检测，在每个检测点处均进行超声导波检测，超声导波检测频率数量为M，3≤M≤10。
在管道(5)中选取的N个检测点中，相邻两个检测点在管道(5)上的间距大于超声导波的检测盲区，为1～2倍超声导波波长；单一检测点处激发的M个频率从低到高依次排序，相邻两个频率的差值为最低频率的0.5倍或1倍。
将多检测点获取的超声导波检测信号以已知焊缝(1)或支架(3)反射信号的时间坐标为基准进行对齐，在多检测点获取的检测信号中重复出现的波形为有用信号，其余信号判断为杂扰信号；参考理论计算得到的不同波长或频率超声导波反射系数和缺陷(2)尺寸的关系曲线，利用缺陷(2)反射信号幅值随激发频率的变化规律可对缺陷(2)尺寸进行评价。
本发明可以获得如下有益效果：
1、在多个位置处进行超声导波检测，可以有效消除单点检测时存在的固有盲区；
2、利用多频检测信号，可降低缺陷漏检概率，并对缺陷尺寸进行评价。
附图说明
图1管道导波检测的典型反射信号路径分析图；
图2多点导波检测信号波形示意图；
图3多点导波检测信号波形对比分析示意图；
图4缺陷反射系数和导波检测频率的关系曲线。
具体实施方式
依据以上发明内容，下面结合附图对本发明的实施方式做进一步说明，下面提供的具体实施实例只是描述性，不是限定性，不能以此来限定本发明的保护范围。
图1给出了导波在典型管道中的传播路径，先后在管道两个位置处安装传感器，两个传感器相距为L，L的取值至少大于4倍激发导波波长。激发导波遇到管道中的缺陷、支架和焊缝等结构时将产生反射回波，返回至传感器时被接收。
进行管道导波检测时，需采用仪器控制激发导波沿单一方向传播，当控制导波沿图1所示管道的右侧传播时，将先后遇到缺陷D1、支架S1、缺陷D2和焊缝W1，上述结构产生的反射回波D1-1或D1-2、支架S1-1或S1-2、缺陷D2-1或D2-2和焊缝W1-1或W1-2将先后被传感器接收。受多种因素影响，绝对的导波单向传播控制难以实现，总有部分导波能量沿控制方向的反方向传播，导致图1所示传感器接收到左侧焊缝的反射信号W2e-1或W2e-2。
图2给出了两个检测点处获得的检测信号波形。导波检测时传感器接收信号中的起始脉冲信号占据一定时长或距离，在该距离内的缺陷信号将被起始脉冲信号淹没而无法检测，形成固有盲区。例如缺陷D1距离传感器太近时，其产生的反射回波D1-1被起始脉冲信号淹没。但当传感器沿管道左移，与缺陷D1的距离超过盲区范围后，缺陷反射回波D1-2与起始脉冲信号分离。因此，采用多点检测，可以有效避免检测盲区问题。
如图2所示，当传感器左移后，位于传感器右侧的缺陷D1和D2、支架S1和焊缝W1的反射信号均在距离轴上右移，而位于传感器左侧的焊缝W2的反射信号左移。图2中还存在测试时各类因素导致的杂扰信号Z1和Z2。
为对杂扰信号进行排除，以焊缝W1反射信号为基准将图2所示的两点检测信号对齐，结果如图3所示。可以看出，缺陷D1和D2、支架S1和焊缝W1的反射信号以镜像对称形式出现在图3所示距离轴的上、下半部分，即两点检测重复测试到结构反射信号。而焊缝W2的反射信号、杂扰信号Z1和Z2没有相对应的镜像信号，可以确定为杂扰信号。
图4给出了缺陷反射系数随缺陷尺寸与波长的比值的变化规律，可以看出两者间存在非线性规律。尤其是当缺陷尺寸与波长的比值接近50％和100％时，缺陷的反射系数接近零，也即无法检测到大尺寸缺陷。要抑制该类问题，可采用多个频率的导波对同一缺陷进行检测，检测的频率以倍频或1/2倍频递增时，可以获得图4所示的类似曲线。多频检测结果可以有效避免大缺陷漏检的情况，还可以根据图4所示的曲线估计缺陷尺寸，例如曲线两个峰值点对应的频率约为2f0和7f0，对应的波长和缺陷尺寸的比值为5:1和7:1，由此估算得到缺陷尺寸。

Claims (3)

1.一种管道缺陷的多频多点超声导波检测方法，其特征在于：实现该方法的步骤如下：
S1)在管道中选取N个检测点，2≤N≤6，安装传感器进行超声导波检测；
S2)在每个检测点处进行超声导波检测时，先后激发M个频率导波对管道进行检测，3≤M≤10；
S3)对比同一频率在不同检测点获得的超声导波信号，排除杂扰信号；
S4)对比同一位置点处的多频超声导波检测信号，对管道缺陷进行定位和尺寸评价。
2.根据权利要求1所述的一种管道缺陷的多频多点超声导波检测方法，其特征在于：在管道(5)中选取的N个检测点中，相邻两个检测点在管道(5)上的间距大于超声导波的检测盲区，为1～2倍超声导波波长；单一检测点处激发的M个频率从低到高依次排序，相邻两个频率的差值为最低频率的0.5倍或1倍。
3.根据权利要求1所述的一种管道缺陷的多频多点超声导波检测方法，其特征在于：将多检测点获取的超声导波检测信号以已知焊缝(1)或支架(3)反射信号的时间坐标为基准进行对齐，在多检测点获取的检测信号中重复出现的波形为有用信号，其余信号判断为杂扰信号；参考理论计算得到的不同波长或频率超声导波反射系数和缺陷(2)尺寸的关系曲线，利用缺陷(2)反射信号幅值随激发频率的变化规律可对缺陷(2)尺寸进行评价。
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