CN112067171A - 一种油气管道交流电磁场应力成像的内检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油气管道交流电磁场应力成像的内检测装置及方法，用于油气管道应力的内检测和成像，包括电源管理模块、微型控制器模块、信号激励模块、应力测量阵列探头、信号调理模块、多路AD转换模块、数据存储模块和成像显示模块。本发明一是提供了一种油气管道交流电磁场应力成像的内检测装置，本发明仪器内嵌于管道爬行器，可实时存储长距离管道内部应力测量数据，供上位机进行处理分析，检测范围可覆盖整个管道内壁；二是提出了一种油气管道交流电磁场应力成像的检测方法，测量结果以云图形式直接呈现管道内部应力集中状态，该装置和方法可实现油气管道内部长距离应力集中状态的快速精准评估。

Description

一种油气管道交流电磁场应力成像的内检测装置及方法

技术领域

本发明涉及无损检测领域，特别是涉及一种油气管道交流电磁场应力成像的内检测装置及方法。

背景技术

管道运输因具有低成本和高安全等优点广泛应用于石油及天然气等重要能源运输领域，随着管道运行里程和运行时间的增加，要保障管道安全运行，定期给管道“体检”显得尤为重要。目前长输油管道多采用内检测技术，这是业内普遍认可的评价管道安全最有效的方法。对近年多起重大安全事故分析表明，应力集中是管道爆炸破裂的主要原因，因此能够准确监控管道应力状态对维护管道安全具有重要意义。

现有管道内检测技术主要有超声检测、漏磁检测和远场涡流检测技术，但上述内检测手段仅能对管道内部缺陷实施检测，不能获得管道应力信息。超声检测技术操作复杂,耦合要求高，对环境要求严格；漏磁检测技术对管道平整度要求高；远场涡流检测技术只对大面积腐蚀性缺陷敏感且受提离影响大。目前国内外现有应力测量设备体积大，测量效率低且仅支持静态应力测量，无法满足当前长距离油气管道应力内检测的需求。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出了一种油气管道交流电磁场应力成像的内检测装置及方法，本发明仪器内嵌于管道爬行器，内置大容量可充电锂电池，可实现管道内应力动态测量，检测范围可覆盖整个管道内壁；测量结果以图像的方式直接呈现管道内壁的应力集中状态，为油气管道应力的内检测提供了一种快速、有效、可靠的检测手段。

为至少解决上述技术问题之一，本发明采取的技术方案为：

一种油气管道交流电磁场应力成像的内检测装置，包括：包括电源管理模块、微型控制器模块、信号激励模块、应力测量阵列探头、信号调理模块、多路AD转换模块、数据存储模块以及成像显示模块；

所述电源管理模块与仪器各单元模块相连，所述电源管理模块用于为各个单元模块提供电源；

所述微型控制器模块通过SPI接口与所述信号激励模块相连，所述微型控制器模块用于调节所述信号激励模块的幅值、相位以及频率；

所述信号激励模块与所述应力测量阵列探头的激励线圈相连；

所述信号调理模块与所述应力测量阵列探头的检测线圈相连，同时与所述多路AD转换模块相连；

所述多路AD转换模块通过SPI接口与所述微型控制器模块相连；

所述数据存储模块通过I2C接口与所述微型控制器模块相连；

所述成像显示模块通过RS232总线与所述微型控制器模块相连,所述成像显示模块通过上位机调用所述数据存储模块中检测数据用于成像显示。

进一步的，各个所述单元模块包括可充电锂电池、DCDC变压模块以及控制板；

所述可充电锂电池用于为设备提供直流电源；

所述DCDC变压模块用于将所述可充锂电池提供的直流电压转换为各个工作模块芯片所需电压；

所述控制板用于防护所述可充电锂电池过冲、欠压以及短路。

进一步的，所述微型控制器模块用于仪器数字信号处理，所述微型控制器模块采用32位RAM微控制器，所述微型控制器模块集成CAN、SPI、I²C、UART及RS232接口。

进一步的，所述信号激励模块用于驱动所述应力测量阵列探头在管道内壁感生出均匀变化的正弦磁场，所述正弦磁场包括信号发生电路和功率放大电路；

所述信号发生电路用于激发正弦信号，所述功率放大电路用于对所述正弦信号进行功率放大。

进一步的，所述应力测量阵列探头用于管道应力测量，包括激励线圈、U型骨架和检测线圈；

所述激励线圈缠绕在所述U型骨架上；

所述检测线圈位于所述U型骨架正下方中心处；

所述应力测量阵列探头与所述成像显示模块连接沿管道内壁周向排布，相邻两个所述应力测量阵列探头之间距离为π/4m。

进一步的，所述信号调理模块用于对所述应力测量阵列探头拾取的电信号进行放大滤波以及锁频处理，提取出只含应力信息的电信号，包括前置放大器和锁相放大器；

所述前置放大电路用于对所述应力测量阵列探头的初始信号进行一级放大；

所述锁相放大器用于实现锁频功能，提取出只与激励频率同频的电信号。

进一步的，所述多路AD转换模块用于将模拟信号转换为数字信号送入数据存储模块；

所述数据存储模块用于实时传输、存储检测数据，待检测完成可由上位机调用和分析；

所述成像显示模块通过上位机调用、分析存储器检测数据，测量结果以图像的方式直接呈现管道内壁的应力集中状态。

进一步的，所述检测装置还包括编码器，所述编码器与所述应力测量阵列探头固定连接，所述编码器用于在管道应力的内检测过程中确定管道应力集中区域的轴向位置。

进一步的，本发明还提供一种油气管道交流电磁场应力成像的检测方法，包括如下步骤：

(1)选取与管道相同材质的标定试块进行标定试验，确定应力测量阵列探头检测信号幅值与管道应力大小对应的函数关系，设为：

y₁＝a₁x₁+b₁

其中，y₁表示应力测量阵列探头检测信号幅值，x₁代表管道应力大小，a₁代表函数关系式斜率，b₁代表函数关系式截距，a₁和b₁具体数值由标定试验获得；

(2)确定应力测量阵列探头检测信号幅值与颜色的对应关系，将电压幅值转化为三原色的R、G、B值，通过颜色变化反映应力测量阵列探头检测信号幅值变化，设定关系式为：

y₂＝a₂x₂+b₂

其中，y₂代表三原色RGB数值，x₂代表应力测量阵列探头检测信号幅值，通过设定两点的应力测量阵列探头检测信号幅值和颜色RGB数值即可确定a₁和b₁具体数值；

(3)确定颜色RGB数值与管道应力的对应关系式，根据中间变量探头检测信号幅值，可以获得颜色RGB数值与管道应力相对应的传递函数关系式为：

y₂＝a₂a₁x₁+a₂b₁+b₂

其中，y₂代表三原色RGB数值，x₁代表管道应力大小，a₁、a₂、b₁和b₂可通过步骤1和步骤2获得；

(4)应力测量阵列探头沿管道内壁周向排布，相邻探头之间距离为π/4m，将应力测量装置包括阵列探头沿管道轴向无应力区域扫查，获取无应力时沿管道周向不同位置处的探头输出电压信号V₁，V₃，…，V_2n-1(n＝1，2，3，…)；

(5)应力测量阵列探头沿管道内壁周向排布，相邻探头之间距离为π/4m，将应力测量装置包括阵列探头沿管道轴向应力区域扫查，获取有应力时沿管道周向不同位置处的探头输出电压信号V₂，V₄，…，V_2n(n＝1，2，3，…)；

(6)将步骤4和步骤5处所获得的感应电压信号做差处理后得到多组差分电压信号V₂-V₁，V₄-V₃，V_2n-V_2n-1(n＝1，2，3，…)；

(7)将步骤6获得的多组差分电压信号V₂-V₁，V₄-V₃，V_2n-V_2n-1(n＝1，2，3，…)带入颜色RGB数值与管道应力相对应的传递函数关系式获得不同应力值下的颜色RGB数值，通过颜色的变化反映管道应力的变化；

(8)绘制成像图，以应力测量阵列探头沿管道周向排布的位置作为纵坐标，以应力测量阵列探头沿管道轴向走过的距离为横坐标，以颜色RGB数值大小即颜色的变化反映管道应力大小，对应力集中区域进行成像；

(9)根据步骤8成像图颜色变化区域的横纵坐标确定管道应力集中区域位置，根据成像的颜色变化确定应力的大小；

(10)确定步骤9得到的管道应力集中区域位置，具体为：根据成像图颜色变化区域纵坐标确定管道应力集中区域周向位置，根据成像图颜色变化区域横坐标确定管道应力集中区域轴向位置，即可实现对管道应力集中区域的精准定位；

(11)确定步骤9得到的管道应力集中区域应力大小，具体为：根据成像图颜色变化区域的颜色RGB数值，将其带入颜色RGB数值与管道应力相对应的传递函数关系式即可确定该区域管道实际应力大小。

本发明的有益效果至少包括：本发明一是提供了一种油气管道交流电磁场应力成像的内检测装置，本发明仪器内嵌于管道爬行器，可实时存储长距离管道内部应力测量数据，供上位机进行处理分析，检测范围可覆盖整个管道内壁；二是提出了一种油气管道交流电磁场应力成像的检测方法，测量结果以云图形式直接呈现管道内部应力集中状态，该装置和方法可实现油气管道内部长距离应力集中状态的快速精准评估，为油气管道应力的内检测提供了一种快速、有效、可靠的检测手段。

附图说明

图1是本发明实施例的一种油气管道交流电磁场应力成像的内检测装置原理图。

图2是本发明实施例的应力测量阵列探头结构示意图。

图3是本发明实施例提供的管道应力与探头检测信号幅值的拟合曲线。

图4是本发明实施例提供的探头检测信号幅值与颜色RGB数值的一一对应关系。

图5是本发明实施例提供的管道应力与颜色RGB数值的传递函数曲线。

图6是本发明实施例提供的成像坐标确定示意图。

图7是本发明实施例提供的管道应力成像及定位效果图。

其中，油气管道应力成像内检测装置1，电源管理模块101，控制器模块102，信号激励模块103，信号调理模块104，多路AD转换模块105，数据存储模块106，应力测量阵列探头2，U型骨架201，激励线圈202，检测线圈203，成像显示模块3,管道爬行器4，管道5，线缆6。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。

如图1所示，一种油气管道交流电磁场应力成像的内检测装置1包括电源管理模块101、微型控制器模块102、信号激励模块103、应力测量阵列探头2、信号调理模块104、多路AD转换模块105、数据存储模块106和成像显示模块3。电源管理模块101与仪器各单元模块相连，为各个单元模块提供电源；微型控制器模块102通过SPI接口与信号激励模块103相连，通过微型控制器模块102调节信号激励模块103的幅值、相位以及频率；信号激励模块103与应力测量阵列探头激励线圈202相连；信号调理模块104与应力测量阵列探头检测线圈203相连，同时与多路AD转换模块105相连；多路AD转换模块105通过SPI接口与微型控制器模块102相连；数据存储模块106通过I2C接口与微型控制器模块102相连；成像显示模块3通过RS232总线与微型控制器模块102相连,通过上位机调用数据存储模块中检测数据用于成像显示。

本发明仪器1通过内置的电源管理模块101供电，电源管理模块101包括可充电锂电池、DCDC变压模块以及控制板。可充电锂电池为仪器提供直流电源，DCDC变压模块将电池提供的直流电压转换为各个工作模块芯片所需电压，控制板实现电池的过冲、欠压以及短路保护；微型控制器模块102用于仪器数字信号处理，本发明采用32位RAM微控制器，其中微型控制器102至少应集成CAN、SPI、I²C、UART及RS232等接口；信号激励模块104用于驱动应力测量阵列探头2在管道内壁感生出均匀变化的正弦磁场，包括信号发生电路和功率放大电路，信号发生电路用于激发正弦信号，功率放大电路用于对正弦信号进行功率放大，使其满足应力测量阵列探头2驱动功率需求；应力测量阵列探头2用于管道应力测量，如图2所示，包括激励线圈202、U型骨架201和检测线圈203，激励线圈202缠绕在U型骨架201上，检测线圈203位于U型骨架201正下方中心处，应力测量阵列探头2与成像装置1通过连接器连接且沿管道内壁周向排布，相邻探头之间距离为π/4m；信号调理模块104用于对应力测量阵列探头2拾取的电信号进行放大滤波以及锁频处理，提取出只含应力信息的电信号，包括前置放大器和锁相放大器，前置放大电路用于对探头的初始信号进行一级放大，锁相放大器用于实现锁频功能，提取出只与激励频率同频的电信号；多路AD转换模块105用于将模拟信号转换为数字信号送入数据存储模块106；数据存储模块106用于实时传输、存储检测数据，待检测完成可由上位机调用和分析；成像显示模块3通过上位机调用、分析存储器检测数据，测量结果以图像的方式直接呈现管道内壁的应力集中状态。

此外，本发明一种油气管道交流电磁场应力成像的内检测装置还包括编码器(图中未示出)，与所述应力测量阵列探头固定连接，用于在管道应力的内检测过程中确定管道应力集中区域的轴向位置。

本发明仪器1内嵌于管道爬行器4，应力测量阵列探头2通过线缆6与仪器1连接，具体工作流程如下：本发明仪器1由内置的锂电池101供电，信号激励模块103发出具有一定的功率的正弦信号作用于应力测量阵列探头2的激励线圈202，将在管道5内表面感生出均匀变化的正弦磁场,无应力存在时，磁场均匀变化；当管道5内表面或近表面有应力集中区域存在时，将会导致磁导率发生变化，引起磁场发生改变，检测线圈203通过拾取变化的磁场信息经信号调理模块104进行放大、滤波及锁频处理后转换为只含应力信息的模拟电压信号，经AD转换模块105转换为数字信号后送入本发明装置的数据存储模块106进行检测参数的实时存储，供上位机3进行调用及成像处理。

图3为应力测量阵列探头的检测信号幅值与管道应力的函数关系曲线，从图中可以看出，随着管道应力的增加，应力测量阵列探头的检测信号幅值也会增大，通过拟合可以得出应力测量阵列探头的检测信号幅值与管道应力大小间的关系式为：

y＝1.54x+25.97

其中，线性拟合系数R²为0.99，可见应力测量阵列探头对油气管道应力评价线性度好，测量精度高。

图4为应力测量阵列探头检测信号幅值与颜色RGB数值的对应关系，将管道应力值转化为三原色RGB数值，根据颜色的不同反映管道应力的变化，应力测量阵列探头检测信号幅值与颜色RGB数值一一对应。

图5是为管道应力与颜色RGB数值的传递函数曲线，以不同管道应力所对应的不同检测信号幅值作为中间变量，利用传递函数将管道应力与颜色RGB数值联系起来，得到管道应力与颜色RGB数值相对应的传递函数曲线。

图6是基于管道内检测应力成像方法的坐标确定示意图，应力测量阵列探头2沿管道5内壁周向排布，相邻探头之间距离为π/4m，以管道截面十二点方向为起点，逆时针依次为应力测量阵列探头2编号，当探头2检测信号异常时，可根据探头编号确定管道周向具体位置；编码器可以记录探头2沿管道5内轴向的扫查距离，可根据编码器确定管道5应力异常区域轴向2具体位置，实现了管道应力集中区域的精准定位。

图7为管道部分区域应力集中时管道应力成像及定位效果图，根据图6所示的方法可以快速确定应力集中区域位置，根据图5所示的管道应力与颜色RGB数值相对应的传递函数曲线可以快速获得其应力大小。如图7所示，成像图中应力集中区域为1#探头与6#探头之间，中间区域分别为7#探头和8#探头所处位置，因此可以精确定位管道应力集中区域的周向位置；在无应力区域时，成像图颜色为正常蓝色，在应力集中区域成像图的颜色发生显著变化为红色，通过管道应力与颜色RGB数值相对应的传递函数关系式可以根据颜色值快速获得其实际应力大小。

如图5～图7所示，本发明一种油气管道交流电磁场应力成像的检测方法，包括如下步骤：

(1)选取与管道5相同材质的标定试块进行标定试验，确定应力测量阵列探头检测信号幅值与管道应力大小对应的函数关系，设为：

y₁＝a₁x₁+b₁

其中，y₁表示应力测量阵列探头检测信号幅值，x₁代表管道应力大小，a₁代表函数关系式斜率，b₁代表函数关系式截距，a₁和b₁具体数值由标定试验获得；

(2)确定应力测量阵列探头检测信号幅值与颜色的对应关系，将电压幅值转化为三原色的R、G、B值，通过颜色变化反映应力测量阵列探头检测信号幅值变化，设定关系式为：

y₂＝a₂x₂+b₂

其中，y₂代表三原色RGB数值，x₂代表应力测量阵列探头检测信号幅值，通过设定两点的应力测量阵列探头检测信号幅值和颜色RGB数值即可确定a₁和b₁具体数值；

(3)确定颜色RGB数值与管道应力的对应关系式，根据中间变量探头检测信号幅值，可以获得颜色RGB数值与管道应力相对应的传递函数关系式为：

y₂＝a₂a₁x₁+a₂b₁+b₂

其中，y₂代表三原色RGB数值，x₁代表管道应力大小，a₁、a₂、b₁和b₂可通过步骤1和步骤2获得；

(4)将内检测装置1内嵌于管道爬行器4，应力测量阵列探头2沿管道5内壁周向排布且相邻探头之间距离为π/4m，应力测量阵列探头2与内检测装置1通过线缆6连接，将应力测量装置1包括阵列探头2沿管道5轴向无应力区域扫查，获取无应力时沿管道5周向不同位置处的探头输出电压信号V₁，V₃，…，V_2n-1(n＝1，2，3，…)分别经过信号调理模块和多路AD转换模块送入数据存储模块中保存；

(5)将内检测装置1内嵌于管道爬行器4，应力测量阵列探头2沿管道5内壁周向排布且相邻探头之间距离为π/4m，应力测量阵列探头2与内检测装置1通过线缆6连接，将应力测量装置1包括传感器2沿管道5轴向应力区域扫查，获取有应力时沿管道5周向不同位置处的探头输出电压信号V₂，V₄，…，V_2n(n＝1，2，3，…)分别经过信号调理模块和多路AD转换模块送入数据存储模块中保存；

(6)通过上位机3调用读取数据存储模块106中的检测数据，将步骤4和步骤5处所获得的感应电压信号做差处理后得到多组差分电压信号V₂-V₁，V₄-V₃，V_2n-V_2n-1(n＝1，2，3，…)；

(7)将步骤6获得的多组差分电压信号V₂-V₁，V₄-V₃，V_2n-V_2n-1(n＝1，2，3，…)带入颜色RGB数值与管道应力相对应的传递函数关系式获得不同应力值下的颜色RGB数值，通过颜色的变化反映管道应力的变化；

(8)绘制成像图，以应力测量阵列探头2沿管道5周向排布的位置作为纵坐标，以应力测量阵列探头2沿管道5轴向走过的距离为横坐标，以颜色RGB数值大小即颜色的变化反映管道应力大小，通过成像显示模块3对应力集中区域进行成像；

(9)根据步骤8成像图颜色变化区域的横纵坐标确定管道应力集中区域位置，根据成像的颜色变化确定应力的大小；

(10)确定步骤9得到的管道应力集中区域位置，具体为：根据成像图颜色变化区域纵坐标确定管道应力集中区域周向位置，根据成像图颜色变化区域横坐标确定管道应力集中区域轴向位置，即可实现对管道应力集中区域的精准定位；

(11)确定步骤9得到的管道应力集中区域应力大小，具体为：根据成像图颜色变化区域的颜色RGB数值，将其带入颜色RGB数值与管道应力相对应的传递函数关系式即可确定该区域管道实际应力大小。

综上所述：本发明一是提供了一种油气管道交流电磁场应力成像的内检测装置，本发明仪器内嵌于管道爬行器，可实时存储长距离管道内部应力测量数据，供上位机进行处理分析，检测范围可覆盖整个管道内壁；二是提出了一种油气管道交流电磁场应力成像的检测方法，测量结果以云图形式直接呈现管道内部应力集中状态，该装置和方法可实现油气管道内部长距离应力集中状态的快速精准评估，为油气管道应力的内检测提供了一种快速、有效、可靠的检测手段。

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，同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。

Claims (9)

1.一种油气管道交流电磁场应力成像的内检测装置，其特征在于，包括电源管理模块、微型控制器模块、信号激励模块、应力测量阵列探头、信号调理模块、多路AD转换模块、数据存储模块以及成像显示模块；

所述电源管理模块与仪器各单元模块相连，所述电源管理模块用于为各个单元模块提供电源；

所述微型控制器模块通过SPI接口与所述信号激励模块相连，所述微型控制器模块用于调节所述信号激励模块的幅值、相位以及频率；

所述信号激励模块与所述应力测量阵列探头的激励线圈相连；

所述信号调理模块与所述应力测量阵列探头的检测线圈相连，同时与所述多路AD转换模块相连；

所述多路AD转换模块通过SPI接口与所述微型控制器模块相连；

所述数据存储模块通过I2C接口与所述微型控制器模块相连；

所述成像显示模块通过RS232总线与所述微型控制器模块相连,所述成像显示模块通过上位机调用所述数据存储模块中检测数据用于成像显示。

2.根据权利要求1所述的一种油气管道交流电磁场应力成像的内检测装置，其特征在于：各个所述单元模块包括可充电锂电池、DCDC变压模块以及控制板；

所述可充电锂电池用于为设备提供直流电源；

所述DCDC变压模块用于将所述可充锂电池提供的直流电压转换为各个工作模块芯片所需电压；

所述控制板用于防护所述可充电锂电池过冲、欠压以及短路。

3.根据权利要求1所述的一种油气管道交流电磁场应力成像的内检测装置，其特征在于：所述微型控制器模块用于仪器数字信号处理，所述微型控制器模块采用32位RAM微控制器，所述微型控制器模块集成CAN、SPI、I²C、UART及RS232接口。

4.根据权利要求1所述的一种油气管道交流电磁场应力成像的内检测装置，其特征在于：所述信号激励模块用于驱动所述应力测量阵列探头在管道内壁感生出均匀变化的正弦磁场，所述正弦磁场包括信号发生电路和功率放大电路；

所述信号发生电路用于激发正弦信号，所述功率放大电路用于对所述正弦信号进行功率放大。

5.根据权利要求1所述的一种油气管道交流电磁场应力成像的内检测装置，其特征在于：所述应力测量阵列探头用于管道应力测量，包括激励线圈、U型骨架和检测线圈；

所述激励线圈缠绕在所述U型骨架上；

所述检测线圈位于所述U型骨架正下方中心处；

所述应力测量阵列探头与所述成像显示模块连接沿管道内壁周向排布，相邻两个所述应力测量阵列探头之间距离为π/4m。

6.根据权利要求1所述的一种油气管道交流电磁场应力成像的内检测装置，其特征在于：所述信号调理模块用于对所述应力测量阵列探头拾取的电信号进行放大滤波以及锁频处理，提取出只含应力信息的电信号，包括前置放大器和锁相放大器；

所述前置放大电路用于对所述应力测量阵列探头的初始信号进行一级放大；

所述锁相放大器用于实现锁频功能，提取出只与激励频率同频的电信号。

7.根据权利要求1所述的一种油气管道交流电磁场应力成像的内检测装置，其特征在于：所述多路AD转换模块用于将模拟信号转换为数字信号送入数据存储模块；

所述数据存储模块用于实时传输、存储检测数据，待检测完成可由上位机调用和分析；

所述成像显示模块通过上位机调用、分析存储器检测数据，测量结果以图像的方式直接呈现管道内壁的应力集中状态。

8.根据权利要求1-7所述的一种油气管道交流电磁场应力成像的内检测装置，其特征在于，所述检测装置还包括编码器，所述编码器与所述应力测量阵列探头固定连接，所述编码器用于在管道应力的内检测过程中确定管道应力集中区域的轴向位置。

9.一种使用根据权利要求1-8中任一项所述的油气管道交流电磁场应力成像的内检测装置的应力成像方法，其特征在于，所述检测方法包括如下步骤：

(1)选取与管道相同材质的标定试块进行标定试验，确定应力测量阵列探头检测信号幅值与管道应力大小对应的函数关系，设为：

y₁＝a₁x₁+b₁

其中，y₁表示应力测量阵列探头检测信号幅值，x₁代表管道应力大小，a₁代表函数关系式斜率，b₁代表函数关系式截距，a₁和b₁具体数值由标定试验获得；

(2)确定应力测量阵列探头检测信号幅值与颜色的对应关系，将电压幅值转化为三原色的R、G、B值，通过颜色变化反映应力测量阵列探头检测信号幅值变化，设定关系式为：

y₂＝a₂x₂+b₂

其中，y₂代表三原色RGB数值，x₂代表应力测量阵列探头检测信号幅值，通过设定两点的应力测量阵列探头检测信号幅值和颜色RGB数值即可确定a₁和b₁具体数值；

(3)确定颜色RGB数值与管道应力对应关系式，根据中间变量探头检测信号幅值，可以获得颜色RGB数值与管道应力相对应的传递函数关系式为：

y₂＝a₂a₁x₁+a₂b₁+b₂

其中，y₂代表三原色RGB数值，x₁代表管道应力大小，a₁、a₂、b₁和b₂可通过步骤1和步骤2获得；

(4)应力测量阵列探头沿管道内壁周向排布，相邻探头之间距离为π/4m，将应力测量装置包括阵列探头沿管道轴向无应力区域扫查，获取无应力时沿管道周向不同位置处的探头输出电压信号V₁，V₃，…，V_2n-1(n＝1,2,3，…)；

(5)应力测量阵列探头沿管道内壁周向排布，相邻探头之间距离为π/4m，将应力测量装置包括阵列探头沿管道轴向应力区域扫查，获取有应力时沿管道周向不同位置处的探头输出电压信号V₂，V₄，…，V_2n(n＝1,2,3，…)；

(6)将步骤4和步骤5处所获得的感应电压信号做差处理后得到多组差分电压信号V₂-V₁，V₄-V₃，V_2n-V_2n-1(n＝1,2,3，…)；

(7)将步骤6获得的多组差分电压信号V₂-V₁，V₄-V₃，V_2n-V_2n-1(n＝1,2,3，…)带入颜色RGB数值与管道应力相对应的传递函数关系式获得不同应力值下的颜色RGB数值，通过颜色的变化反映管道应力的变化；

(8)绘制成像图，以应力测量阵列探头沿管道周向排布的位置作为纵坐标，以应力测量阵列探头沿管道轴向走过的距离为横坐标，以颜色RGB数值大小即颜色的变化反映管道应力大小，对应力集中区域进行成像；

(9)根据步骤8成像图颜色变化区域的横纵坐标确定管道应力集中区域位置，根据成像的颜色变化确定应力的大小；

(10)确定步骤9得到的管道应力集中区域位置，具体为：根据成像图颜色变化区域纵坐标确定管道应力集中区域周向位置，根据成像图颜色变化区域横坐标确定管道应力集中区域轴向位置，即可实现对管道应力集中区域的精准定位；

(11)确定步骤9得到的管道应力集中区域应力大小，具体为：根据成像图颜色变化区域的颜色RGB数值，将其带入颜色RGB数值与管道应力相对应的传递函数关系式即可确定该区域管道实际应力大小。

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