CN111351836A - 一种阵列探头涡流检测信号图形成像优化方法 - Google Patents

一种阵列探头涡流检测信号图形成像优化方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及无损检测技术领域，具体公开了一种阵列探头涡流检测信号图形成像优化方法。该方法包括：1、采集阵列探头涡流信号，并对信号进行标定和归一化处理；2、测量检测通道本底噪声，并在本底噪声与测量标定信号的最大幅值之间插入若干个颜色值，形成测量调色板；3、创建虚拟通道；4、对建立后虚拟通道的涡流信号图像进行转换。本发明所述的一种阵列探头涡流检测信号图形成像优化方法，能够抑制涡流噪声信号，避免涡流噪声干扰，使阵列通道信号二维图像更加清洗；通过图像转换，可以更加清晰显示缺陷信息，且该方法处理速度快，能够满足检测要求。

Description

一种阵列探头涡流检测信号图形成像优化方法
技术领域
本发明属于无损检测技术领域，具体涉及一种阵列探头涡流检测信号图形成像优化方法。
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。阵列探头同时采集多个通道信号，多个通道信号可组合显示，形成二维三维图像。国外涡流检测公司研制了相关阵列探头信号显示技术，通常采用三、五色调色板进行显示，由于涡流信号存在噪声，同时阵列通道数有限，分析人员在分析信号图像时，微小缺陷的识别存在困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种阵列探头涡流检测信号图形成像优化方法，能够针对阵列探头信号的特点，解决阵列通道信号二维图像不庆幸，容易受涡流噪声的干扰问题。
本发明的技术方案如下一种阵列探头涡流检测信号图形成像优化方法，该方法具体包括如下步骤：
步骤1、采集阵列探头涡流信号，并对信号进行标定和归一化处理；
步骤2、测量检测通道本底噪声，并在本底噪声与测量标定信号的最大幅值之间插入若干个颜色值，形成测量调色板；
步骤2.1、测量检测通道的本底噪声，并获得本底平均噪声的幅值；
步骤2.2、测量标定信号的幅值，确定最高点颜色和最低点颜色，并划分噪声区域；
步骤2.3、在本底平均噪声幅值与最大幅值之间插入若干个颜色值，以及在负本底平均噪声幅值与负最大幅值之间插入若干个颜色值；
步骤2.4、设置个幅值点所对应的颜色值；
步骤3、创建虚拟通道；
步骤3.1、利用步骤1中的通道排列拼接数据形成二维数组，并在相邻的通道中插入虚拟通道；
步骤3.2、利用线性差值算法生成虚拟通道数据；
步骤4、对建立后虚拟通道的涡流信号图像进行转换；
步骤4.1、利用最大垂直分量计算算法，获得阵列通道每个通道的每一个数据点的幅值；
步骤4.2、根据步骤2.2创建的调色板的幅值列表，获得所有通道数据点所对应的颜色值。
所述的步骤4.2获得所有通道数据点所对应颜色值的具体步骤为：
针对每个通道的每一个数据点的幅值V，根据步骤2.2创建的调色板幅值列表，确定其所在的区间范围，获得V1<V<V2，由于V1、V2均设置了对应的颜色值，根据这个颜色范围计算对应的颜色为：
假设V1、V2对应的颜色为C1、C2，
coeff＝1-((V-V1)/(V2-V1))；
将颜色划分为RGB三个元素进行求解为：
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，每个颜色C1、C2均由R、G、B三个数值组成；Math.Max(a,b)函数为求两个a,b的最大值；(int)(X)为将数值X转换为整型；
上述获得的RGB值即为该数据点对应的颜色值；
利用上述方法对所有通道的数据点进行计算获得所有通道的颜色值，完成图像转换。
所述的步骤1具体包括：
步骤1.1、设置阵列探头的采集参数，通过连接阵列探头采集涡流标定管信号；
步骤1.2、依据阵列探头的技术参数，设置采集信号的轴向、周向拼接通道；
步骤1.3、对采集到的信号进行标定；
对采集到的信号进行幅值归一化、相位调整，实现对采集阵列探头涡流信号的标定。
所述的步骤2.2中确定最高点颜色和最低点颜色，并划分噪声区域的具体步骤为：
测量标定信号的最大幅值Vmax作为最高点颜色，将负Vmax作为最低点颜色，并将0～Vavg、-Vavg～0区域作为噪声区域。
所述的步骤2.3具体包括：
在本底平均噪声幅值Vavg到最大幅值Vmax之间插入n个颜色值，具体为Vh1、Vh2、Vh3、Vh4…Vhn，同时，满足条件Vh1<Vh2<Vh3<Vh4…<Vhn；
在负本底平均噪声幅值-Vavg到最大幅值-Vmax之间插入m个颜色值，具体为Vl1、Vl2、Vl3、Vl4…Vlm，同时，满足条件Vl1>Vl2>Vl3>Vl4…>Vlm。
所述的步骤2.4具体包括：
设置各个幅值点所对应的颜色值，获得C(0)、Cavg(Vavg)、Ch1(Vh1)、Ch2(Vh2)…、Chn(Vhn)、Cmax(Vmax),Clavg(-Vavg)、Cl1(Vl1)、Cl2(Vl2)…、Chn(Vlm)、Clmax(-Vmax)；
为了抑制噪声，将颜色值C、Cavg、Clavg设置为接近色，是平均值以下的噪声显示为同种颜色。
所述的步骤3中创建虚拟通道的具体步骤为：
步骤3.1、利用步骤1中的通道排列拼接数据形成二维数组，并在相邻的通道中插入虚拟通道；
根据步骤1.2所形成的通道排列拼接数据形成二维数组，并在任意两个相邻的通道中插入若干个虚拟通道，通道数为1～n个；
步骤3.2、利用线性差值算法生成虚拟通道数据；
在相邻两点间插入N-1个点，其中的第i个插值点的取值为：
Figure BDA0001913870520000041
利用上升线性差值算法，创新新的虚拟通道。
本发明的显著效果在于：本发明所述的一种阵列探头涡流检测信号图形成像优化方法，能够抑制涡流噪声信号，避免涡流噪声干扰，使阵列通道信号二维图像更加清洗；通过图像转换，可以更加清晰显示缺陷信息，且该方法处理速度快，能够满足检测要求。
附图说明
图1为本发明所述的一种阵列探头涡流检测信号图形成像优化方法流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，一种阵列探头涡流检测信号图形成像优化方法，该方法具体包括如下步骤：
步骤1、采集阵列探头涡流信号，并对信号进行标定和归一化处理；
步骤2、测量检测通道本底噪声，并在本底噪声与测量标定信号的最大幅值之间插入若干个颜色值，形成测量调色板；
步骤2.1、测量检测通道的本底噪声，并获得本底平均噪声的幅值；
测量阵列探头采集信号的检测通道，获得其本底噪声，并计算获得本底平均噪声幅值Vavg；
步骤2.2、测量标定信号的幅值，确定最高点颜色和最低点颜色，并划分噪声区域；
测量标定信号的最大幅值Vmax作为最高点颜色，将负Vmax作为最低点颜色，并将0～Vavg、-Vavg～0区域作为噪声区域；
步骤2.3、在本底平均噪声幅值与最大幅值之间插入若干个颜色值，以及在负本底平均噪声幅值与负最大幅值之间插入若干个颜色值；
在本底平均噪声幅值Vavg到最大幅值Vmax之间插入n个颜色值，具体为Vh1、Vh2、Vh3、Vh4…Vhn，同时，满足条件Vh1<Vh2<Vh3<Vh4…<Vhn；
在负本底平均噪声幅值-Vavg到最大幅值-Vmax之间插入m个颜色值，具体为Vl1、Vl2、Vl3、Vl4…Vlm，同时，满足条件Vl1>Vl2>Vl3>Vl4…>Vlm；
步骤2.4、设置个幅值点所对应的颜色值；
设置各个幅值点所对应的颜色值，获得C(0)、Cavg(Vavg)、Ch1(Vh1)、Ch2(Vh2)…、Chn(Vhn)、Cmax(Vmax),Clavg(-Vavg)、Cl1(Vl1)、Cl2(Vl2)…、Chn(Vlm)、Clmax(-Vmax)；
为了抑制噪声，将颜色值C、Cavg、Clavg设置为接近色，是平均值以下的噪声显示为同种颜色；
步骤3、创建虚拟通道；
步骤3.1、利用步骤1中的通道排列拼接数据形成二维数组，并在相邻的通道中插入虚拟通道；
根据步骤1.2所形成的通道排列拼接数据形成二维数组，并在任意两个相邻的通道中插入若干个虚拟通道，通道数为1～n个；
步骤3.2、利用线性差值算法生成虚拟通道数据；
在相邻两点间插入N-1个点，其中的第i个插值点的取值为：
Figure BDA0001913870520000061
利用上升线性差值算法，创新新的虚拟通道；
步骤4、对建立后虚拟通道的涡流信号图像进行转换；
步骤4.1、利用最大垂直分量计算算法，获得阵列通道每个通道的每一个数据点的幅值；
步骤4.2、根据步骤2.2创建的调色板的幅值列表，获得所有通道数据点所对应的颜色值；
针对每个通道的每一个数据点的幅值V，根据步骤2.2创建的调色板幅值列表，确定其所在的区间范围，获得V1<V<V2，由于V1、V2均设置了对应的颜色值，根据这个颜色范围计算对应的颜色为：
假设V1、V2对应的颜色为C1、C2，
coeff＝1-((V-V1)/(V2-V1))；
将颜色划分为RGB三个元素进行求解为：
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，每个颜色C1、C2均由R、G、B三个数值组成；Math.Max(a,b)函数为求两个a,b的最大值；(int)(X)为将数值X转换为整型；
上述获得的RGB值即为该数据点对应的颜色值；
利用上述方法对所有通道的数据点进行计算获得所有通道的颜色值，完成图像转换。

Claims (7)

1.一种阵列探头涡流检测信号图形成像优化方法，其特征在于：该方法具体包括如下步骤：
步骤1、采集阵列探头涡流信号，并对信号进行标定和归一化处理；
步骤2、测量检测通道本底噪声，并在本底噪声与测量标定信号的最大幅值之间插入若干个颜色值，形成测量调色板；
步骤2.1、测量检测通道的本底噪声，并获得本底平均噪声的幅值；
步骤2.2、测量标定信号的幅值，确定最高点颜色和最低点颜色，并划分噪声区域；
步骤2.3、在本底平均噪声幅值与最大幅值之间插入若干个颜色值，以及在负本底平均噪声幅值与负最大幅值之间插入若干个颜色值；
步骤2.4、设置个幅值点所对应的颜色值；
步骤3、创建虚拟通道；
步骤3.1、利用步骤1中的通道排列拼接数据形成二维数组，并在相邻的通道中插入虚拟通道；
步骤3.2、利用线性差值算法生成虚拟通道数据；
步骤4、对建立后虚拟通道的涡流信号图像进行转换；
步骤4.1、利用最大垂直分量计算算法，获得阵列通道每个通道的每一个数据点的幅值；
步骤4.2、根据步骤2.2创建的调色板的幅值列表，获得所有通道数据点所对应的颜色值。
2.根据权利要求1所述的一种阵列探头涡流检测信号图形成像优化方法，其特征在于：所述的步骤4.2获得所有通道数据点所对应颜色值的具体步骤为：
针对每个通道的每一个数据点的幅值V，根据步骤2.2创建的调色板幅值列表，确定其所在的区间范围，获得V1<V<V2，由于V1、V2均设置了对应的颜色值，根据这个颜色范围计算对应的颜色为：
假设V1、V2对应的颜色为C1、C2，
coeff＝1-((V-V1)/(V2-V1))；
将颜色划分为RGB三个元素进行求解为：
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，每个颜色C1、C2均由R、G、B三个数值组成；Math.Max(a,b)函数为求两个a,b的最大值；(int)(X)为将数值X转换为整型；
上述获得的RGB值即为该数据点对应的颜色值；
利用上述方法对所有通道的数据点进行计算获得所有通道的颜色值，完成图像转换。
3.根据权利要求1所述的一种阵列探头涡流检测信号图形成像优化方法，其特征在于：所述的步骤1具体包括：
步骤1.1、设置阵列探头的采集参数，通过连接阵列探头采集涡流标定管信号；
步骤1.2、依据阵列探头的技术参数，设置采集信号的轴向、周向拼接通道；
步骤1.3、对采集到的信号进行标定；
对采集到的信号进行幅值归一化、相位调整，实现对采集阵列探头涡流信号的标定。
4.根据权利要求1所述的一种阵列探头涡流检测信号图形成像优化方法，其特征在于：所述的步骤2.2中确定最高点颜色和最低点颜色，并划分噪声区域的具体步骤为：
测量标定信号的最大幅值Vmax作为最高点颜色，将负Vmax作为最低点颜色，并将0～Vavg、-Vavg～0区域作为噪声区域。
5.根据权利要求1所述的一种阵列探头涡流检测信号图形成像优化方法，其特征在于：所述的步骤2.3具体包括：
在本底平均噪声幅值Vavg到最大幅值Vmax之间插入n个颜色值，具体为Vh1、Vh2、Vh3、Vh4…Vhn，同时，满足条件Vh1<Vh2<Vh3<Vh4…<Vhn；
在负本底平均噪声幅值-Vavg到最大幅值-Vmax之间插入m个颜色值，具体为Vl1、Vl2、Vl3、Vl4…Vlm，同时，满足条件Vl1>Vl2>Vl3>Vl4…>Vlm。
6.根据权利要求5所述的一种阵列探头涡流检测信号图形成像优化方法，其特征在于：所述的步骤2.4具体包括：
设置各个幅值点所对应的颜色值，获得C(0)、Cavg(Vavg)、Ch1(Vh1)、Ch2(Vh2)…、Chn(Vhn)、Cmax(Vmax),Clavg(-Vavg)、Cl1(Vl1)、Cl2(Vl2)…、Chn(Vlm)、Clmax(-Vmax)；
为了抑制噪声，将颜色值C、Cavg、Clavg设置为接近色，是平均值以下的噪声显示为同种颜色。
7.根据权利要求1所述的一种阵列探头涡流检测信号图形成像优化方法，其特征在于：所述的步骤3中创建虚拟通道的具体步骤为：
步骤3.1、利用步骤1中的通道排列拼接数据形成二维数组，并在相邻的通道中插入虚拟通道；
根据步骤1.2所形成的通道排列拼接数据形成二维数组，并在任意两个相邻的通道中插入若干个虚拟通道，通道数为1～n个；
步骤3.2、利用线性差值算法生成虚拟通道数据；
在相邻两点间插入N-1个点，其中的第i个插值点的取值为：
Figure FDA0001913870510000031
利用上升线性差值算法，创新新的虚拟通道。
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