CN109975395B - 一种涡流检测信号图形成像方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于核电无损检测技术领域，具体为一种涡流检测信号图形成像方法，包括采集阵列标定管涡流信号、对信号进行标定和归一化，之后依据通道排列顺序对轴向、周向通道进行排列，进行通道拼接设置，颜色标定设置，并计算每个通道中基准颜色对应的涡流信号幅值，计算任一通道任一数据点对应的图形颜色，将颜色点填充到创建对应的图形区域中，进行显示，通过此方法能够有效的显示阵列探头采集信号，同国外阵列探头成像软件相比，颜色区间范围扩展50％以上；通过对中性对中通道处理，100％解决了不同线圈的一致性问题，使信号更加平滑；整个方法处理流程速度快，能够满足检测要求。

Description

一种涡流检测信号图形成像方法

技术领域

本发明属于核电无损检测技术领域，具体涉及一种蒸汽发生器传热管涡流检测信号的成像方法。

背景技术

蒸汽发生器(Steam Generator)是核电站中的重要设备，承担着一次侧与二次侧的热交换任务，又是防止核泄漏的第二道屏障，同时蒸汽发生器传热管的换热面积占一回路压力边界总面积的70％以上，其安全重要性不言而喻。对传热管的金属性能检测目前最为快速有效的方法就是涡流检测。

国内核电蒸汽发生器传热管的检查，由于蒸汽发生器传热管结构特点和检查技术条件的限制，目前主要采用了内穿轴绕式线圈(Bobbin)涡流检验技术。Bobbin探头检测技术能快速对传热管7种类型的缺陷进行检测并确定缺陷深度，但在传热管的胀管过渡区附近有一定的检验盲区。仅使用传统的Bobbin探头检查技术，可能会导致胀管过渡区缺陷漏检的风险，从而给蒸汽发生器的使用带来安全隐患。目前国际上比较认可的涡流检验技术有：1)涡流旋转探头(MRPC)检验技术和涡流阵列(Array-probe)探头检验技术，前两种技术逐步被广泛或部分应用。

其中阵列探头采用多路复用电路，实现线圈的电磁场旋转，检测可以达到MRPC相同的效果，探头柔性较好可以通过弯管，由于线圈不旋转，其检测速度较快。是目前国际上最先进的检测技术。由于同时采集多个通道信号，对个通道信号可以组合显示，形成二维三维图像。国外一些研制了相关阵列探头信号显示技术，通常采用三色调色板进行显示，由于阵列探头各通道激励探头存在一定差异，信号图形显示存在平面不平滑问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种涡流检测信号图形成像方法，实现涡流探头检测信号二维图形成像。

本发明的技术方案如下：

一种涡流检测信号图形成像方法，包括如下步骤：

步骤1)采集阵列标定管涡流信号；

步骤2)对信号进行标定和归一化：

30％深度环槽信号设置归一化幅值1-10V，无缺陷处噪声信号调至水平；

步骤3)依据通道排列顺序对轴向、周向通道进行排列，进行通道拼接设置；

步骤4)进行颜色标定设置，并计算每个通道中基准颜色对应的涡流信号幅值；

计算方法参照小节2.2节步骤3；

步骤5)计算任一通道任一数据点对应的图形颜色，将颜色点填充到创建对应的图形区域中，进行显示。

所述的步骤4)中各通道基准颜色对应的涡流信号幅值，具体为：

选择对中通道的最大幅值作为最高点颜色或自定义一个最大幅值，其他通道参照其中心点和对中通道中心点的偏差确定各自对应的最高点颜色幅值；

中间区域颜色、最低点颜色以及两个中间色的颜色幅值确定方法与最高点颜色幅值确定方法相同；

每个通道的其他数据点都通过本通道的5个颜色点对应幅值进行计算。

所述的步骤5)计算任一通道任一数据点对应的图形颜色步骤如下；

设Y1为任意一通道数据点标定后幅值；该通道5个颜色点对应幅值依次从小到大排序A1～A5，标定的对应的5种颜色依次为C1，C2，C3，C4，C5，首先比较确定Y1所处的幅值区间，设Y1位于A1，A2之间，该数据点颜色计算过程如下：

a)计算幅值与其区间的比例

coeff＝1-((Y1-A1)/(A2-A1))

b)将颜色划分为R、G、B三个元素进行求解：

R＝Math.Max(0,Math.Min(255,(int)((C2.R-C1.R)*coeff)+C1.R))

G＝Math.Max(0,Math.Min(255,(int)((C2.G-C1.G)*coeff)+C1.G))

B＝Math.Max(0,Math.Min(255,(int)((C2.G-C1.G)*coeff)+C1.G))

所有颜色均可以通过RGB三种颜色进行表示；

Math.Max为求最大值函数，参数输入的是待比较的数值；

Math.Min为求最小值函数，参数输入的是待比较的数值；

得到的RGB值即为该数据点对应的颜色值；

其他所有通道的数据点采用上述同样的方法确定对应的颜色值。

所述的步骤4)中进行颜色标定设置具体为：

a)对中线选择

针对一个周向或轴向面所有拼接通道二维数据，选取该面无缺陷处各个通道同一数据点标识为中心线；

b)对中通道以及对中区间的选择

选择一个包括明显缺陷信号的通道作为对中通道，将包括对中通道中心点以及缺陷信号的范围作为调色区间；

c)颜色对中标定

进行对中标定时，将中心线中所有通道的同一序号数据点标定为中心点，采用中心色进行表示，各通道中心线所在点幅值作为中心幅值；

N个通道，产生N个对中中心幅值V1,V2,V3,…Vn；

计算每个中心和对中通道中心点的偏差，得到O1，O2，O3,…On。

本发明的显著效果如下：

通过此方法能够有效的显示阵列探头采集信号，同国外阵列探头成像软件相比，颜色区间范围扩展50％以上；通过对中性对中通道处理，100％解决了不同线圈的一致性问题，使信号更加平滑；整个方法处理流程速度快，能够满足检测要求。

附图说明

图1为阵列探头标定管示意图；

图2为噪声水平设示意图；

图3为颜色设置界面图；

图4为阵列探头布局；

图5为阵列设置；

图6为阵列通道排列；

图中：1.螺旋槽；2.环槽；3.人工缺陷。

具体实施方式

下面通过附图及具体实施方式对本发明作进一步说明。

涡流检测信号图形成像方法的具体操作如下。

步骤1、信号采集和参数设置

步骤1.1：选择热交换管阵列探头检测标定管(可参照ASME、RSEM标准)，采集标定管涡流信号；

如图1所示，阵列探头标定管上加工外壁螺旋槽，管段上的某一位置加工环槽，并且在管壁上会出现人工缺陷(通孔)。

步骤1.2：对所有通道标定管参考缺陷信号进行归一化处理：

将30％深度环槽信号设置归一化幅值1-10V，无缺陷处噪声信号调至水平；参照图2；

步骤1.3：在2D图中，设置5种调色颜色，三维图像最高点颜色、中间区域颜色、最低点颜色以及两个中间色，如图3；

步骤2、涡流信号图像转换：

步骤2.1：轴向、周向面拼接设置

依据阵列探头布局以及各通道设置，确定轴向、周向面拼接通道，由于每个涡流信号数据点包括XY两个分量，所以每个面生成X分量二维数组以及Y分量二维数组。

各通道设置如图4所示，阵列探头布局如图5所示，

步骤2.2：颜色标定设置

如图6所示，步骤如下。

1)对中线选择：针对一个周向或轴向面所有拼接通道二维数据，选取该面无缺陷处各个通道同一数据点标识为中心线；

2)对中通道以及对中区间的选择：并选择一个包括明显缺陷信号的通道作为对中通道，将包括对中通道中心点以及缺陷信号的范围作为调色区间，图6中选择对中通道14，调色区域为B两点的矩形区域；

3)颜色对中标定：进行对中标定时，将中心线中所有通道的同一序号数据点标定为中心点，采用步骤1.3三标识的中心色进行表示，各通道中心线所在点幅值作为中心幅值，如N个通道，产生N个对中中心幅值V1,V2,V3,…Vn。同时计算每个中心和对中通道中心点的偏差，得到O1，O2，O3,…On。

步骤2.3：计算各通道基准颜色对应的涡流信号幅值

选择对中通道的最大幅值作为最高点颜色(或自定义一个最大幅值作为最高点颜色)，其他通道参照其中心点和对中通道中心点的偏差确定各自对应的最高点颜色幅值。

中间区域颜色、最低点颜色以及两个中间色也通过此方法确定。

各个通道五种颜色对应的幅值确定后，所有每个通道的其他数据点都通过本通道的5个颜色点对应幅值进行计算。

步骤2.4：任意数据点颜色计算

如任意一通道数据点，其标定后幅值为Y1，该通道5个颜色点对应幅值依次从小到大排序A1，A2，A3，A4，A5(依据步骤2.3计算求得的)。标定的对应的5种颜色依次为C1，C2，C3，C4，C5。首先比较确定Y1所处的幅值区间，设Y1位于A1，A2之间，该数据点颜色计算过程如下：

1)计算幅值与其区间的比例

coeff＝1-((Y1-A1)/(A2-A1))；

2)将颜色划分为R、G、B三个元素进行求解：

R＝Math.Max(0,Math.Min(255,(int)((C2.R-C1.R)*coeff)+C1.R))；

G＝Math.Max(0,Math.Min(255,(int)((C2.G-C1.G)*coeff)+C1.G))；

B＝Math.Max(0,Math.Min(255,(int)((C2.G-C1.G)*coeff)+C1.G))；

其中

所有颜色均可以通过RGB三种颜色进行表示；

Math.Max：为求最大值函数，参数输入的是待比较的数值；

Math.Min：为求最小值函数，参数输入的是待比较的数值；

得到的RGB值即为该数据点对应的颜色值。

所有通道的数据点均可采用此方法进行计算求得。

Claims (3)

1.一种涡流检测信号图形成像方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1)采集阵列标定管涡流信号；

步骤2)对信号进行标定和归一化：

30％深度环槽信号设置归一化幅值1-10V，无缺陷处噪声信号调至水平；

步骤3)依据通道排列顺序对轴向、周向通道进行排列，进行通道拼接设置；

步骤4)进行颜色标定设置，并计算每个通道5种基准颜色对应的涡流信号幅值；

步骤5)计算任一通道任一数据点对应的图形颜色，将颜色点填充到创建对应的图形区域中，进行显示；

所述的步骤4)中各通道基准颜色对应的涡流信号幅值，具体为：

选择一个包括明显缺陷信号的通道作为对中通道；

选择对中通道的最大幅值为最高点颜色或自定义一个最大幅值，其他通道参照其中心点和对中通道中心点的偏差确定各自对应的最高点颜色幅值；

中间区域颜色、最低点颜色以及两个中间色的颜色幅值确定方法与最高点颜色幅值确定方法相同；

每个通道的其他数据点都通过本通道的5个颜色点对应幅值进行计算。

2.如权利要求1所述的一种涡流检测信号图形成像方法，其特征在于，所述的步骤5)计算任一通道任一数据点对应的图形颜色步骤如下；

设Y1为任意一通道数据点标定后幅值；该通道5个颜色点对应幅值依次从小到大排序A1～A5，标定的对应的5种颜色依次为C1，C2，C3，C4，C5，首先比较确定Y1所处的幅值区间，设Y1位于A1，A2之间，该数据点颜色计算过程如下：

a)计算幅值与其区间的比例

coeff＝1-((Y1-A1)/(A2-A1))

b)将颜色划分为R、G、B三个元素进行求解：

R＝Math.Max(0,Math.Min(255,(int)((C2.R-C1.R)*coeff)+C1.R))

G＝Math.Max(0,Math.Min(255,(int)((C2.G-C1.G)*coeff)+C1.G))

B＝Math.Max(0,Math.Min(255,(int)((C2.G-C1.G)*coeff)+C1.G))

所有颜色均通过RGB三种颜色进行表示；

Math.Max为求最大值函数，参数输入的是待比较的数值；

Math.Min为求最小值函数，参数输入的是待比较的数值；

得到的RGB值即为该数据点对应的颜色值；

其他所有通道的数据点采用上述同样的计算图形颜色步骤确定对应的颜色值。

3.如权利要求1所述的一种涡流检测信号图形成像方法，其特征在于，所述的步骤4)中进行颜色标定设置具体为：

a)对中线选择

针对一个周向或轴向面所有拼接通道二维数据，选取该面无缺陷处各个通道同一数据点标识为中心线；

b)对中通道以及对中区间的选择

将包括对中通道中心点以及缺陷信号的范围作为调色区间；

c)颜色对中标定

进行对中标定时，将中心线中所有通道的同一序号数据点标定为中心点，采用中心色进行表示，各通道中心线所在点幅值作为中心幅值；

N个通道，产生N个对中中心幅值V1,V2,V3,…Vn；

计算每个中心和对中通道中心点的偏差，得到O1，O2，O3,…On。

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