CN111337566B - 漏磁检测缺陷边沿识别的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种漏磁检测缺陷边沿识别的方法，包括：获取不同提离值下的缺陷漏磁场切向分量；获取各组缺陷漏磁场信号的极大值以及对应的切向位置和提离值；对缺陷漏磁场信号的极大值及对应的提离值进行非线性拟合，获得缺陷漏磁场信号极大值与对应的提离值之间的关系，根据该关系推算出提离值为0时，试样表面处的漏磁场信号的极大值；对缺陷漏磁场信号的极大值及对应的切向位置进行非线性拟合，获得缺陷漏磁场信号极大值与对应的切向位置之间的关系，根据该关系以及试样表面处的漏磁场信号的极大值，得到试样表面处的漏磁场信号极大值所对应的切向位置，该位置为缺陷边沿所在位置。该方法可对每一个缺陷执行一次解算，解算出该缺陷的边沿位置。

Description

漏磁检测缺陷边沿识别的方法
技术领域
本发明涉及无损检测技术领域，特别涉及一种漏磁检测缺陷边沿识别的方法。
背景技术
就由铁磁材料建成的油气储运设施的无损检测而言，漏磁检测是最常用的在线检测技术之一。漏磁检测首先将被测试件饱和磁化，然后通过检测缺陷处的泄漏磁场的分布和大小，实现求解缺陷的尺寸信息的目的。缺陷轮廓识别和缺陷深度量化是缺陷量化的重要组成部分。因此，准确识别缺陷边沿一直是进行铁磁材料缺陷检测与评估的重点与难点。
相关技术中，缺陷边沿识别的主要方法：有通过漏磁信号的峰谷值的位置来识别缺陷边沿，有通过在缺陷漏磁场信号的峰谷值之间增加阈值来识别缺陷边沿，也有借助计算机图像识别算法中的Canny算法，通过算法识别出缺陷漏磁场信号的“边沿”，并认为此为缺陷的边沿。但是，根据电磁场的基本理论以及磁偶极子模型，当提离值不为0时，缺陷漏磁场信号的峰谷值及其边沿并不一定与缺陷边沿的位置重合，所以上述直接使用漏磁场信号的峰谷值以及边沿的方法均存在理论上的误差，不能实现缺陷边沿的精确地识别。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的一个目的在于提出一种漏磁检测缺陷边沿识别的方法，该方法能精确识别缺陷边沿。
为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种，包括：
S1，获取不同提离值下缺陷漏磁场切向分量，其中，一个提离值的缺陷漏磁场切向分量对应为一组缺陷漏磁场信号；
S2，获取各组缺陷漏磁场信号的极大值以及对应的切向位置和提离值；
S3，对所述缺陷漏磁场信号的极大值以及对应的提离值进行非线性拟合，获得所述缺陷漏磁场信号的极大值与对应的提离值之间的关系；
S4，根据所述缺陷漏磁场信号的极大值与对应的提离值之间的关系，推算出提离值为0时含缺陷的试样表面处的漏磁场信号的极大值；
S5，对所述缺陷漏磁场信号的极大值以及对应的切向位置进行非线性拟合，获得所述缺陷漏磁场信号的极大值与对应的切向位置之间的关系；
S6，根据所述缺陷漏磁场信号的极大值与对应的切向位置之间的关系以及含缺陷的试样表面处的漏磁场信号的极大值，得到含缺陷的试样表面处的漏磁场信号极大值所对应的切向位置，进而得到缺陷边沿所在的位置。
本发明实施例的漏磁检测缺陷边沿识别的方法，通过测量不同提离值下的缺陷漏磁场切向分量得到多组缺陷漏磁场信号，并提取各组缺陷漏磁场信号的极大值以及对应的切向位置和提离值，对缺陷漏磁场信号的极大值以及对应的提离值进行非线性拟合，并推算出含缺陷的试样表面处的漏磁场信号的极大值；然后再对缺陷漏磁场信号的极大值以及对应的切向位置进行非线性拟合，根据试样表面处的漏磁场信号的极大值得到缺陷边沿所在的位置。该方法能从电磁场原理出发明确漏磁场信号和缺陷边沿的关系，并实现精确的边沿识别，模型更加简单，科学依据更明确，可靠性更好，计算速度快。
另外，根据本发明上述实施例的漏磁检测缺陷边沿识别的方法还可以具有以下附加的技术特征：
进一步地，在本发明的一个实施例中，在S1中，所述不同提离值下缺陷漏磁场切向分量包括两个极大值，三个极小值，提离值的范围为大于0mm，且小于等于4mm。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述缺陷漏磁场切向分量的两个极大值通过计算分别对应试样表面处的缺陷在切向方向上的两个边沿。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述S3进一步包括：
采用指数模型进行非线性拟合，得到的所述缺陷漏磁场信号的极大值Bxmax(d)与对应的提离值d之间的关系，满足下式：
Figure BDA0002391138310000021
其中，Bxmax(d)为缺陷漏磁场信号的极大值，d为提离值，α1，α2，α3，α4均为拟合指数，α2符号为负。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述S4进一步包括：
将提离值d为0带入所述缺陷漏磁场信号的极大值与对应的提离值之间的关系当中，得到所述含缺陷的试样表面处的漏磁场信号的极大值Bxmax(0)，满足的关系为：
Figure BDA0002391138310000022
其中，Bxmax(0)为所述含缺陷的试样表面处的漏磁场信号的极大值，α1，α3，α4均为拟合指数。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述S5进一步包括：
采用指数模型进行拟合，得到所述缺陷漏磁场信号的极大值Bxmax(d)与对应的切向位置wp(d)之间的关系，满足下式：
Figure BDA0002391138310000031
其中，Bxmax(d)为缺陷漏磁场信号的极大值，wp(d)为缺陷漏磁场信号的极大值Bxmax(d)对应的切向位置，β1，β2，β3，β4均为拟合指数。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述S6进一步包括：
含缺陷的试样表面处的漏磁场信号极大值所对应的切向位置满足下式：
Figure BDA0002391138310000032
其中，Bxmax(0)为所述含缺陷的试样表面处的漏磁场信号的极大值，w为缺陷边沿所在的位置，wp(0)为含缺陷的试样表面处的漏磁场信号的极大值Bxmax(0)所对应的切向位置，β1，β2，β3，β4均为拟合指数。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本发明一个实施例的漏磁检测缺陷边沿识别的方法流程图；
图2为根据本发明一个实施例的在不同提离值下的缺陷漏磁场切向分量示意图；
图3为根据本发明一个实施例的进行缺陷边沿识别的结果图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参照附图描述根据本发明实施例提出的漏磁检测缺陷边沿识别的方法。
图1为根据本发明一个实施例的漏磁检测缺陷边沿识别的方法流程图。
如图1所示，该漏磁检测缺陷边沿识别的方法包括以下步骤：
S1，获取不同提离值下的缺陷漏磁场切向分量Bx(d)。其中，切向为磁化方向，用字符x表示。
在一个提离值下获取的缺陷漏磁场切向分量为一组缺陷漏磁场信号，通过多个不同提离值获取的缺陷漏磁场切向分量为多组缺陷漏磁场信号。
进一步地，在本发明的一个实施例中，不同提离值下的缺陷漏磁场切向分量Bx(d)需要拥有五个极值点，即是两个极大值(波峰值)，三个极小值(波谷值)。因此对提离值有一定的范围限制，通常提离值不能超过4mm，但由于机械安装原因，提离值不可能为0，因此，本发明的实施例中的提离值为大于0mm，且小于等于4mm。
如图2所示，在不同提离值下采集到的缺陷漏磁场切向分量Bx(d)均拥有包含两个极大值(波峰值)、三个极小值(波谷值)在内的五个极值点。他们分别对应的提离值为0.5mm、1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm，当提离值大于3mm时，“五个极值点”的特征变得不明显，所以在本实施例中提离值为0.5mm--3mm。
S2，获取各组缺陷漏磁场信号的极大值Bxmax(d)以及对应的切向位置wp(d)和提离值d。
进一步地，在本发明的一个实施例中，缺陷漏磁场信号的极大值Bxmax(d)是缺陷漏磁场信号的切向分量的极大值，极大值共有两个，他们分别按照本发明实施例的漏磁检测缺陷边沿识别方法，将对应得到缺陷在切向方向上的两个边沿。
如图3所示，已经用方块标出缺陷漏磁场信号的切向分量的极大值Bxmax。
S3，对缺陷漏磁场信号的极大值Bxmax(d)以及对应的提离值d进行非线性拟合，获得缺陷漏磁场信号的极大值Bxmax(d)与对应的提离值d之间的关系。
进一步地，可以采用指数模型进行非线性拟合，得到的缺陷漏磁场信号的极大值Bxmax(d)与对应的提离值d之间的关系，满足下式：
Figure BDA0002391138310000041
其中，Bxmax(d)为缺陷漏磁场信号的极大值，d为提离值，α1，α2，α3，α4均为拟合指数，随着提离值的增大，极值降低，因此α2符号为负。
具体而言，作为一种可能实现的方式，在本发明的实施例中，缺陷漏磁场信号极大值Bxmax(d)与对应的提离值d之间的关系，拟合关系为Bxmax(d)＝0.0128e-0.8638d+1.2943+0.0348。
S4，根据缺陷漏磁场信号的极大值与对应的提离值之间的关系，推算出提离值为0时含缺陷的试样表面处的漏磁场信号的极大值Bxmax(0)。
进一步地，在本发明的一个实施例中，含缺陷的试样表面处的漏磁场信号的极大值Bxmax(0)，是将d＝0带入缺陷漏磁场信号极大值Bxmax(d)与对应的提离值d之间的关系当中，也即是满足关系：
Figure BDA0002391138310000051
具体而言，在本发明的实施例中，含缺陷的试样表面处的漏磁场信号的极大值Bxmax(0)为0.0814T。
S5，对缺陷漏磁场信号的极大值Bxmax(d)以及对应的切向位置wp(d)进行非线性拟合，获得缺陷漏磁场信号的极大值Bxmax(d)与对应的切向位置wp(d)之间的关系。
进一步地，可以采用指数模型进行非线性拟合，得到缺陷漏磁场信号的极大值Bxmax(d)与对应的切向位置wp(d)之间的关系，满足下式：
Figure BDA0002391138310000052
其中，Bxmax(d)为缺陷漏磁场信号的极大值，wp(d)为缺陷漏磁场信号的极大值Bxmax(d)对应的切向位置，β1，β2，β3，β4均为拟合指数。
其中，若缺陷漏磁场信号极大值Bxmax(d)与对应的切向位置wp(d)之间正相关，则β2符号为正，反之为负。
具体而言，在本发明实施例中，缺陷漏磁场信号极大值Bxmax(d)与对应的切向位置wp(d)之间的指数关系为
Figure BDA0002391138310000053
具体拟合曲线如图3拟合线Bfitting所示。
S6，根据缺陷漏磁场信号的极大值Bxmax(d)与对应的切向位置wp(d)之间的关系以及含缺陷的试样表面处的漏磁场信号的极大值Bxmax(0)，得到含缺陷的试样表面处的漏磁场信号极大值Bxmax(0)所对应的切向位置wp(0)，进而得到缺陷边沿所在的位置w。
进一步地，在本发明的一个实施例中，缺陷边沿所在的位置w，也即是漏磁场信号极大值Bxmax(0)所对应的切向位置wp(0)，与极大值Bxmax(0)以及拟合指数β1，β2，β3，β4之间满足下述关系：
Figure BDA0002391138310000061
具体而言，在本发明实施例中，依据本发明实施例计算所得的缺陷边沿位置w为5.9406mm，而实际边沿位置为6mm，误差仅为0.99％。
具体地，根据已有的公开文献，通过峰谷值识别缺陷边沿的方法的误差为7.5％，通过计算机图像识别算法中的Canny算法的缺陷边沿识别精度为3％，本发明实施例为0.99％。由此可见，采用本发明实施例的方法利用漏磁信号对缺陷边沿的识别精度非常高。求解模型更加简单，科学依据更明确，可靠性更好，计算速度快。
根据本发明实施例提出的漏磁检测缺陷边沿识别的方法，通过测量不同提离值下的缺陷漏磁场切向分量得到多组缺陷漏磁场信号，并提取各组缺陷漏磁场信号的极大值以及对应的切向位置和提离值，对缺陷漏磁场信号的极大值以及对应的提离值进行非线性拟合，并推算出含缺陷的试样表面处的漏磁场信号的极大值；然后再对缺陷漏磁场信号的极大值以及对应的切向位置进行非线性拟合，根据试样表面处的漏磁场信号的极大值得到缺陷边沿所在的位置。该方法能从电磁场原理出发明确漏磁场信号和缺陷边沿的关系，并实现精确的边沿识别，模型更加简单，科学依据更明确，可靠性更好，计算速度快。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (7)

1.一种漏磁检测缺陷边沿识别的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，获取不同提离值下缺陷漏磁场切向分量，其中，一个提离值的缺陷漏磁场切向分量对应为一组缺陷漏磁场信号；
S2，获取各组缺陷漏磁场信号的极大值以及对应的切向位置和提离值；
S3，对所述缺陷漏磁场信号的极大值以及对应的提离值进行非线性拟合，获得所述缺陷漏磁场信号的极大值与对应的提离值之间的关系；
S4，根据所述缺陷漏磁场信号的极大值与对应的提离值之间的关系，推算出提离值为0时含缺陷的试样表面处的漏磁场信号的极大值；
S5，对所述缺陷漏磁场信号的极大值以及对应的切向位置进行非线性拟合，获得所述缺陷漏磁场信号的极大值与对应的切向位置之间的关系；
S6，根据所述缺陷漏磁场信号的极大值与对应的切向位置之间的关系以及提离值为0时含缺陷的试样表面处的漏磁场信号的极大值，得到提离值为0时含缺陷的试样表面处的漏磁场信号极大值所对应的切向位置，进而得到缺陷边沿所在的位置。
2.根据权利要求1所述的漏磁检测缺陷边沿识别的方法，其特征在于，在S1中，所述不同提离值下缺陷漏磁场切向分量包括两个极大值，三个极小值，提离值的范围为大于0mm，且小于等于4mm。
3.根据权利要求2所述的漏磁检测缺陷边沿识别的方法，其特征在于，所述缺陷漏磁场切向分量的两个极大值通过计算分别对应试样表面处的缺陷在切向方向上的两个边沿。
4.根据权利要求1所述的漏磁检测缺陷边沿识别的方法，其特征在于，所述S3进一步包括：
采用指数模型进行非线性拟合，得到的所述缺陷漏磁场信号的极大值Bxmax(d)与对应的提离值d之间的关系，满足下式：
Figure FDA0003254459050000011
其中，Bxmax(d)为缺陷漏磁场信号的极大值，d为提离值，α1，α2，α3，α4均为拟合指数，α2符号为负。
5.根据权利要求4所述的漏磁检测缺陷边沿识别的方法，其特征在于，所述S4进一步包括：
将提离值d为0带入所述缺陷漏磁场信号的极大值与对应的提离值之间的关系当中，得到所述含缺陷的试样表面处的漏磁场信号的极大值Bxmax(0)，满足的关系为：
Figure FDA0003254459050000021
其中，Bxmax(0)为所述含缺陷的试样表面处的漏磁场信号的极大值，α1，α3，α4均为拟合指数。
6.根据权利要求1所述的漏磁检测缺陷边沿识别的方法，其特征在于，所述S5进一步包括：
采用指数模型进行拟合，得到所述缺陷漏磁场信号的极大值Bxmax(d)与对应的切向位置wp(d)之间的关系，满足下式：
Figure FDA0003254459050000022
其中，Bxmax(d)为缺陷漏磁场信号的极大值，d为提离值，wp(d)为缺陷漏磁场信号的极大值Bxmax(d)对应的切向位置，β1，β2，β3，β4均为拟合指数。
7.根据权利要求1所述的漏磁检测缺陷边沿识别的方法，其特征在于，所述S6进一步包括：
含缺陷的试样表面处的漏磁场信号极大值所对应的切向位置满足下式：
Figure FDA0003254459050000023
其中，Bxmax(0)为提离值为0时含缺陷的试样表面处的漏磁场信号的极大值，w为缺陷边沿所在的位置，wp(0)为含缺陷的试样表面处的漏磁场信号的极大值Bxmax(0)所对应的切向位置，β1，β2，β3，β4均为拟合指数。
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