CN110501425B - 一种固定式压力容器超声波检测系统及方法 - Google Patents

一种固定式压力容器超声波检测系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种固定式压力容器超声波检测系统及方法，所述超声波检测系统包括超声波脉冲发生器、超声波脉冲接收器、初步检验模块和再检验模块，所述超声波脉冲发生器用于向压力容器中射入超声波脉冲，所述超声波脉冲接收器用于接收超声波脉冲入射到压力容器之中所产生的回波信号，所述初步检验模块通过对比试验判断待检测压力容器是否存在疑似异常，所述再检验模块用于进一步判断待检测压力容器是否存在异常，所述初步检验模块包括参照对象选取模块、入射位置选取模块、间隔时间记录模块、入射角生成模块、相似度评估值计算模块和初步检验判断模块。

Description

一种固定式压力容器超声波检测系统及方法
技术领域
本发明涉及压力容器检测领域，具体是一种固定式压力容器超声波检测系统及方法。
背景技术
压力容器是指盛装气体或者液体，承载一定压力的密闭设备，压力容器的用途极为广泛，它在工业、民用、军工等许多部门以及科学研究的许多领域都具有重要的地位和作用。因为压力容器的内部或者或外部会承受气体或液体压力，所以压力容器对安全性有着较高要求。如果压力容器在使用中发生爆炸的话，有可能会造成灾难性事故，因此在使用压力容器前需要先对压力容器进行检测。对压力容器进行检测时，常常使用无损检测的方法，无损检测的方法主要包括射线检测、超声波检测和磁粉检测等。因为射线检测会对人体有害，磁粉检测只适用于铁磁性材料，所以在检测压力容器时常常采用超声波检测。现有的超声波检测压力容器时过程比较繁琐。
发明内容
本发明的目的在于提供一种固定式压力容器超声波检测系统及方法，以解决现有技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种固定式压力容器超声波检测系统及方法，所述超声波检测系统包括超声波脉冲发生器、超声波脉冲接收器、初步检验模块和再检验模块，所述超声波脉冲发生器用于向压力容器中射入超声波脉冲，所述超声波脉冲接收器用于接收超声波脉冲入射到压力容器之中所产生的回波信号，所述初步检验模块通过对比试验判断待检测压力容器是否存在疑似异常，所述再检验模块用于进一步判断待检测压力容器是否存在异常。
作为优选方案，所述初步检验模块包括参照对象选取模块、入射位置选取模块、间隔时间记录模块、入射角生成模块、相似度评估值计算模块和初步检验判断模块，所述参照对象选取模块用于选取与待检测压力容器结构相同的无损压力容器，所述入射位置选取模块用于在无损压力容器、待检测压力容器上选入超声波脉冲的入射位置，所述间隔时间记录模块用于记录由超声波脉冲入射到压力容器之中与超声波脉冲所产生的回波信号的时间间隔，所述入射角生成模块用于生成超声波脉冲射入到压力容器之中的角度，所述相似度评估值计算模块根据接收到的时间间隔来计算评估无损压力容器和待检测压力容器的相似程度，所述初步检验判断模块根据相似度评估值的计算结果判断是否存在疑似异常。
作为优选方案，所述再检验模块包括区域划分模块、回波信号波形获取模块、波形疏密比较模块、异常容器选定模块和缺陷区域输出模块，所述区域划分模块用于在待压力容器的表面从入射位置处划分出若干个均匀大小的区域，所述回波信号波形获取模块用于获取超声波脉冲入射到压力容器之中所产生的回波信号的波形，所述波形疏密比较模块用于比较两个回波信号之间的疏密程度之间的相似度，所述异常容器选定模块用于选定判断是待检测压力容器存在异常还是用于参照对比的无损压力容器存在异常，所述缺陷输出模块用于输出使得待检测压力容器存在异常的缺陷区域。
所述检测方法包括：通过对比试验初步判断待检测压力容器是否存在异常，若判断待检测压力容器疑似异常，则对待检测压力容器做进一步检测
作为优选方案，所述对比试验包括以下步骤：
S11：选取一件与待检测压力容器结构相同的无损压力容器作为参照物，在无损压力容器的表面选取入射位置A1，将超声波脉冲以第一入射角射入该无损压力容器之中，并记录由超声波脉冲入射到该无损压力容器之中与超声波脉冲所产生的第一次回波信号的间隔时间T11；
S12：以电子方式调整入射角，将超声波脉冲以第二入射角射入该无损压力容器之中，并记录由超声波脉冲入射到该无损压力容器之中与超声波脉冲所产生的第一次回波信号的间隔时间T21；
S13：在待检测压力容器的表面选取入射位置A2，入射位置A2在待检测压力容器上所处的位置与入射位置A1在无损压力容器上所处的位置保持一致，在入射位置A2处将超声波脉冲以第一入射角射入待检测压力容器之中，并记录由超声波脉冲入射到该待检测压力容器之中与超声波脉冲所产生的第一次回波信号的间隔时间T12，
S14：以电子方式调整入射角，将超声波脉冲以第二入射角射入该待检测压力容器之中，并记录由超声波脉冲入射到该无损压力容器之中与超声波脉冲所产生的第一次回波信号的间隔时间T22；
S15：利用下述公式计算相似度评估值：
Figure BDA0002190811130000041
判断待检测压力容器的异常情况；
若X的值小于等于0.000625，则判断待检测压力容器正常；
若X的值大于0.000625，则判断待检测压力容器疑似异常。
通过参照试验对待检测压力容器进行初步检测，判断待检测压力容器的异常情况，若初步判断待检测压力容器正常，则不需要继续检测该待检测压力容器，从而节省了检测压力容器的时间，精简了检测压力容器的步骤
作为优选方案，所述对待检测压力容器做进一步检测包括：
S21：顺着超声波脉冲在无损压力容器的运动方向上，将无损压力容器的表面从入射位置A1处划分出若干个均匀大小的区域B1、B2、…、Bi、…、Bn，将超声波脉冲依次从B1、B2、…、Bi、…、Bn以垂直于压力容器的表面入射该无损压力容器之中，分别获取超声波脉冲入射到该无损压力容器之中所产生的参照回波信号C1、C2、…、Ci、…、Cn，转步骤S22；
S22：将参照回波信号C1、C2、…、Ci、…、Cn的波形疏密程度进行两两比较，若C1、C2、…、Ci、…、Cn的两两之间疏密程度的相似程度大于等于百分之九十九，则判断该无损压力容器正常，待检测压力容器存在异常，转步骤S23，若存在C1、C2、…、Ci、…、Cn的两两之间疏密程度的相似程度小于百分之九十九，则判断该无损压力容器存在异常，重新选择无损压力容器进行对比试验；
S23：将待检测压力容器的表面从入射位置A2处划分出若干个均匀大小的区域D1、D2、…、Di、…、Dn，D1、D2、…、Di、…、Dn在待检测压力容器上所处的位置与B1、B2、…、Bi、…、Bn在无损压力容器上所处的位置一一对应，将超声波脉冲依次从D1、D2、…、Di、…、Dn以垂直于压力容器的表面入射该待检测压力容器之中，分别获取超声波脉冲入射到该待检测压力容器之中所产生的比较回波信号E1、E2、…、Ei、…、En，转步骤S24；
S24：选取参照回波信号C1为对比信号，将比较回波信号E1、E2、…、Ei、…、En的疏密程度一一与对比信号进行比较，判断所有比较回波信号的疏密程度与对比信号的相似程度,
若某比较回波信号的疏密程度与对比信号的相似程度大于等于百分之九十八，则判断该比较回波信号所在的区域无缺陷；
若某比较回波信号的疏密程度与对比信号的相似程度小于百分之九十八，则判断该比较回波信号所在的区域为待检测压力容器的缺陷区域，输出该比较回波信号所在的区域。
作为优选方案，所述第一入射角和第二入射角的取值大于0度且小于90度。
作为优选方案，所述第一入射角的角度与第二入射角的角度之差的绝对值大于30度，超声波脉冲以不同的入射角射入该压力容器之中时，超声波脉冲的移动路径不同，并且所产生回波信号的返回路径也不同，两者之差的绝对值大于30度，使得超声波脉冲在压力容器移动的范围更加广泛。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过参照试验对待检测压力容器进行初步检测，判断待检测容器是否存在疑似异常，若待检测容器存在疑似异常，再对待检测容器做进一步检测，从而节省了检测压力容器的时间，精简了检测压力容器的步骤。
附图说明
图1为本发明一种固定式压力容器超声波检测系统的模块示意图；
图2为本发明一种固定式压力容器超声波检测系统方法的流程示意图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
请参阅图1～2，本发明实施例中，一种固定式压力容器超声波检测系统，所述超声波检测系统包括超声波脉冲发生器、超声波脉冲接收器、初步检验模块和再检验模块，所述超声波脉冲发生器用于向压力容器中射入超声波脉冲，所述超声波脉冲接收器用于接收超声波脉冲入射到压力容器之中所产生的回波信号，所述初步检验模块通过对比试验判断待检测压力容器是否存在疑似异常，所述再检验模块用于进一步判断待检测压力容器是否存在异常。
所述初步检验模块包括参照对象选取模块、入射位置选取模块、间隔时间记录模块、入射角生成模块、相似度评估值计算模块和初步检验判断模块，所述参照对象选取模块用于选取与待检测压力容器结构相同的无损压力容器，所述入射位置选取模块用于在无损压力容器、待检测压力容器上选入超声波脉冲的入射位置，所述间隔时间记录模块用于记录由超声波脉冲入射到压力容器之中与超声波脉冲所产生的回波信号的时间间隔，所述入射角生成模块用于生成超声波脉冲射入到压力容器之中的角度，所述相似度评估值计算模块根据接收到的时间间隔来计算评估无损压力容器和待检测压力容器的相似程度，所述初步检验判断模块根据相似度评估值的计算结果判断是否存在疑似异常。
所述再检验模块包括区域划分模块、回波信号波形获取模块、波形疏密比较模块、异常容器选定模块和缺陷区域输出模块，所述区域划分模块用于在待压力容器的表面从入射位置处划分出若干个均匀大小的区域，所述回波信号波形获取模块用于获取超声波脉冲入射到压力容器之中所产生的回波信号的波形，所述波形疏密比较模块用于比较两个回波信号之间的疏密程度之间的相似度，所述异常容器选定模块用于选定判断是待检测压力容器存在异常还是用于参照对比的无损压力容器存在异常，所述缺陷输出模块用于输出使得待检测压力容器存在异常的缺陷区域。
所述检测方法包括：通过对比试验初步判断待检测压力容器是否存在异常，所述对比试验包括以下步骤：
S11：参照对象选取模块选取一件与待检测压力容器结构相同的无损压力容器作为参照物，入射位置选取模块在无损压力容器的表面选取入射位置A1，入射角生成模块生成第一入射角10度和第二入射角30度，则超声波脉冲发生器将超声波脉冲以第一入射角10度射入该无损压力容器之中，间隔时间记录模块记录由超声波脉冲入射到该无损压力容器之中与超声波脉冲所产生的第一次回波信号的间隔时间T11；
S12：以电子方式调整入射角，超声波脉冲发生器将超声波脉冲以第二入射角44度射入该无损压力容器之中，间隔时间记录模块记录由超声波脉冲入射到该无损压力容器之中与超声波脉冲所产生的第一次回波信号的间隔时间T21；
S13：入射位置选取模块在待检测压力容器的表面选取入射位置A2，入射位置A2在待检测压力容器上所处的位置与入射位置A1在无损压力容器上所处的位置保持一致，超声波脉冲发生器在入射位置A2处将超声波脉冲以第一入射角10度射入待检测压力容器之中，间隔时间记录模块记录由超声波脉冲入射到该待检测压力容器之中与超声波脉冲所产生的第一次回波信号的间隔时间T12，
S14：以电子方式调整入射角，超声波脉冲发生器将超声波脉冲以第二入射角44度射入该待检测压力容器之中，间隔时间记录模块记录由超声波脉冲入射到该无损压力容器之中与超声波脉冲所产生的第一次回波信号的间隔时间T22；
S15：相似度评估值计算模块利用下述公式计算相似度评估值：
Figure BDA0002190811130000091
并判断待检测压力容器的异常情况
若X的值小于等于0.000625，则初步检验判断模块判断待检测压力容器正常；
若X的值大于0.000625，则初步检验判断模块判断待检测压力容器疑似异常，并对待检测压力容器做进一步检测包括：
S21：区域划分模块顺着超声波脉冲在无损压力容器的运动方向上，将无损压力容器的表面从入射位置A1处划分出若干个均匀大小的区域B1、B2、…、Bi、…、Bn，超声波脉冲发生器将超声波脉冲依次从B1、B2、…、Bi、…、Bn以垂直于压力容器的表面入射该无损压力容器之中，回波信号波形获取模块分别获取超声波脉冲入射到该无损压力容器之中所产生的参照回波信号C1、C2、…、Ci、…、Cn，转步骤S22；
S22：波形疏密比较模块将参照回波信号C1、C2、…、Ci、…、Cn的波形疏密程度进行两两比较，若C1、C2、…、Ci、…、Cn的两两之间疏密程度的相似程度大于等于百分之九十九，则异常容器选定模块判断该无损压力容器正常，待检测压力容器存在异常，转步骤S23，若存在C1、C2、…、Ci、…、Cn的两两之间疏密程度的相似程度小于百分之九十九，则异常容器选定模块判断该无损压力容器存在异常，重新选择无损压力容器进行对比试验；
S23：区域划分模块将待检测压力容器的表面从入射位置A2处划分出若干个均匀大小的区域D1、D2、…、Di、…、Dn，D1、D2、…、Di、…、Dn在待检测压力容器上所处的位置与B1、B2、…、Bi、…、Bn在无损压力容器上所处的位置一一对应，超声波脉冲发生器将超声波脉冲依次从D1、D2、…、Di、…、Dn以垂直于压力容器的表面入射该待检测压力容器之中，分别获取超声波脉冲入射到该待检测压力容器之中所产生的比较回波信号E1、E2、…、Ei、…、En，转步骤S24；
S24：波形疏密比较模块选取参照回波信号C1为对比信号，并将比较回波信号E1、E2、…、Ei、…、En的疏密程度一一与对比信号进行比较，判断所有比较回波信号的疏密程度与对比信号的相似程度,
若某比较回波信号的疏密程度与对比信号的相似程度大于等于百分之九十八，则判断该比较回波信号所在的区域无缺陷；
若某比较回波信号的疏密程度与对比信号的相似程度小于百分之九十八，则判断该比较回波信号所在的区域为待检测压力容器的缺陷区域，缺陷区域输出模块输出缺陷所在的区域。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (5)

1.一种固定式压力容器超声波检测系统，其特征在于：所述超声波检测系统包括超声波脉冲发生器、超声波脉冲接收器、初步检验模块和再检验模块，所述超声波脉冲发生器用于向压力容器中射入超声波脉冲，所述超声波脉冲接收器用于接收超声波脉冲入射到压力容器之中所产生的回波信号，所述初步检验模块通过对比试验判断待检测压力容器是否存在疑似异常，所述再检验模块用于进一步判断待检测压力容器是否存在异常；
所述初步检验模块包括参照对象选取模块、入射位置选取模块、间隔时间记录模块、入射角生成模块、相似度评估值计算模块和初步检验判断模块，所述参照对象选取模块用于选取与待检测压力容器结构相同的无损压力容器，所述入射位置选取模块用于在无损压力容器、待检测压力容器上选入超声波脉冲的入射位置，所述间隔时间记录模块用于记录由超声波脉冲入射到压力容器之中与超声波脉冲所产生的回波信号的时间间隔，所述入射角生成模块用于生成超声波脉冲射入到压力容器之中的角度，所述相似度评估值计算模块根据接收到的时间间隔来计算评估无损压力容器和待检测压力容器的相似程度，所述初步检验判断模块根据相似度评估值的计算结果判断是否存在疑似异常；
所述再检验模块包括区域划分模块、回波信号波形获取模块、波形疏密比较模块、异常容器选定模块和缺陷区域输出模块，所述区域划分模块用于在待压力容器的表面从入射位置处划分出若干个均匀大小的区域，所述回波信号波形获取模块用于获取超声波脉冲入射到压力容器之中所产生的回波信号的波形，所述波形疏密比较模块用于比较两个回波信号之间的疏密程度之间的相似度，所述异常容器选定模块用于选定判断是待检测压力容器存在异常还是用于参照对比的无损压力容器存在异常，所述缺陷输出模块用于输出使得待检测压力容器存在异常的缺陷区域。
2.一种固定式压力容器超声波检测方法，其特征在于：所述检测方法包括：通过对比试验初步判断待检测压力容器是否存在异常，若判断待检测压力容器疑似异常，则对待检测压力容器做进一步检测；
所述对比试验包括以下步骤：
S11：选取一件与待检测压力容器结构相同的无损压力容器作为参照物，在无损压力容器的表面选取入射位置A1，将超声波脉冲以第一入射角射入该无损压力容器之中，并记录由超声波脉冲入射到该无损压力容器之中与超声波脉冲所产生的第一次回波信号的间隔时间T11；
S12：以电子方式调整入射角，将超声波脉冲以第二入射角射入该无损压力容器之中，并记录由超声波脉冲入射到该无损压力容器之中与超声波脉冲所产生的第一次回波信号的间隔时间T21；
S13：在待检测压力容器的表面选取入射位置A2，入射位置A2在待检测压力容器上所处的位置与入射位置A1在无损压力容器上所处的位置保持一致，在入射位置A2处将超声波脉冲以第一入射角射入待检测压力容器之中，并记录由超声波脉冲入射到该待检测压力容器之中与超声波脉冲所产生的第一次回波信号的间隔时间T12，
S14：以电子方式调整入射角，将超声波脉冲以第二入射角射入该待检测压力容器之中，并记录由超声波脉冲入射到该无损压力容器之中与超声波脉冲所产生的第一次回波信号的间隔时间T22；
S15：利用下述公式计算相似度评估值：
Figure FDA0003226817080000031
并判断待检测压力容器的异常情况
若X的值小于等于0.000625，则判断待检测压力容器正常；
若X的值大于0.000625，则判断待检测压力容器疑似异常。
3.根据权利要求2所述的一种固定式压力容器超声波检测方法，其特征在于：所述对待检测压力容器做进一步检测包括：
S21：顺着超声波脉冲在无损压力容器的运动方向上，将无损压力容器的表面从入射位置A1处划分出若干个均匀大小的区域B1、B2、…、Bi、…、Bn，将超声波脉冲依次从B1、B2、…、Bi、…、Bn以垂直于压力容器的表面入射该无损压力容器之中，分别获取超声波脉冲入射到该无损压力容器之中所产生的参照回波信号C1、C2、…、Ci、…、Cn，转步骤S22；
S22：将参照回波信号C1、C2、…、Ci、…、Cn的波形疏密程度进行两两比较，若C1、C2、…、Ci、…、Cn的两两之间疏密程度的相似程度大于等于百分之九十九，则判断该无损压力容器正常，待检测压力容器存在异常，转步骤S23，若存在C1、C2、…、Ci、…、Cn的两两之间疏密程度的相似程度小于百分之九十九，则判断该无损压力容器存在异常，重新选择无损压力容器进行对比试验；
S23：将待检测压力容器的表面从入射位置A2处划分出若干个均匀大小的区域D1、D2、…、Di、…、Dn，D1、D2、…、Di、…、Dn在待检测压力容器上所处的位置与B1、B2、…、Bi、…、Bn在无损压力容器上所处的位置一一对应，将超声波脉冲依次从D1、D2、…、Di、…、Dn以垂直于压力容器的表面入射该待检测压力容器之中，分别获取超声波脉冲入射到该待检测压力容器之中所产生的比较回波信号E1、E2、…、Ei、…、En，转步骤S24；
S24：选取参照回波信号C1为对比信号，将比较回波信号E1、E2、…、Ei、…、En的疏密程度一一与对比信号进行比较，判断所有比较回波信号的疏密程度与对比信号的相似程度,
若某比较回波信号的疏密程度与对比信号的相似程度大于等于百分之九十八，则判断该比较回波信号所在的区域无缺陷；
若某比较回波信号的疏密程度与对比信号的相似程度小于百分之九十八，则判断该比较回波信号所在的区域为待检测压力容器的缺陷区域，输出该比较回波信号所在的区域。
4.根据权利要求2所述的一种固定式压力容器超声波检测方法，其特征在于：所述第一入射角和第二入射角的取值大于0度且小于90度。
5.根据权利要求4所述的一种固定式压力容器超声波检测方法，其特征在于：所述第一入射角的角度与第二入射角的角度之差的绝对值大于30度。
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