CN113074620A - 一种基于仰角交叉点的金属管道复合参数测量方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于仰角交叉点的金属管道复合参数测量方法及系统。该方法包括：获取线圈在不同垂直仰角下相对阻抗增量的扫频曲线，垂直仰角为线圈轴线与金属管道轴线之间的夹角；确定任意两条扫频曲线之间的交点，得到多个目标仰角交叉点；确定各目标仰角交叉点所对应的频率，得到多个目标仰角交叉点频率；基于仰角交叉点频率与金属管道复合参数之间的对应关系，确定在各目标仰角交叉点频率下金属管道复合参数中各管道参数之间的对应关系；基于各目标仰角交叉点频率下金属管道复合参数中各管道参数之间的对应关系，确定金属管道复合参数中各参数的数值。本发明降低了线圈偏转对测量结果的影响，提高了测量精度，实现了多个管道参数的同时测量。

Description

一种基于仰角交叉点的金属管道复合参数测量方法及系统
技术领域
本发明涉及金属管道参数测量领域，特别是涉及一种基于仰角交叉点的金属管道复合参数测量方法及系统。
背景技术
管道参数的在役检测是管道质量控制和安全使用的一个重要依据。常用的无损检测方法有：超声检测、磁粉检测、射线检测、涡流检测等。超声检测穿透能力强、灵敏度高、精度高，但是探头需要接触物体表面并且需要使用耦合剂。磁粉检测无需清理金属表面即可进行检测，但是需要拆卸管道的包覆层。射线检测穿透能力强、显示直观，但需要做好防护。涡流检测基于电磁感应原理，由于其非接触性、无需耦合剂、高灵敏度、高效率等特点非常适用于工业管道的无损检测。但是，在现有的涡流检测中，线圈偏转会严重影响管道涡流检测结果，降低检测精度，而且通常情况下，只能实现单一管道参数的测量，无法进行管道多参数的同时测量。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于仰角交叉点的金属管道复合参数测量方法及系统，以降低线圈偏转对测量结果的影响以及实现至少两个管道参数的同时测量。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种基于仰角交叉点的金属管道复合参数测量方法，包括：
获取线圈在不同垂直仰角下相对阻抗增量的扫频曲线，所述垂直仰角为线圈轴线与金属管道轴线之间的夹角；
确定任意两条所述扫频曲线之间的交点，得到多个目标仰角交叉点；
确定各目标仰角交叉点所对应的频率，得到多个目标仰角交叉点频率；
基于仰角交叉点频率与金属管道复合参数之间的对应关系，确定在各所述目标仰角交叉点频率下金属管道复合参数中各管道参数之间的对应关系，所述金属管道复合参数包括至少两个管道参数，所述金属管道复合参数中管道参数的数量与所述目标仰角交叉点的数量相同；
基于各所述目标仰角交叉点频率下金属管道复合参数中各管道参数之间的对应关系，确定金属管道复合参数中各参数的数值。
可选的，所述基于各所述目标仰角交叉点频率下金属管道复合参数中各管道参数之间的对应关系，确定金属管道复合参数中各参数的数值，具体包括：
当所述金属管道复合参数包括两个管道参数时，获取第一目标仰角交叉点频率下金属管道复合参数中管道参数之间的第一关系曲线以及第二目标仰角交叉点频率下金属管道复合参数中管道参数之间的第二关系曲线；
确定所述第一关系曲线和所述第二关系曲线的交点所对应的管道参数值；
当所述金属管道复合参数包括三个管道参数时，获取第一目标仰角交叉点频率下金属管道复合参数中管道参数之间的第一关系曲面、第二目标仰角交叉点频率下金属管道复合参数中管道参数之间的第二关系曲面以及第三目标仰角交叉点频率下金属管道复合参数中管道参数之间的第三关系曲面；
确定所述第一关系曲面和所述第二关系曲面的相交曲线；
确定所述相交曲线和所述第三关系曲面的交点所对应的管道参数值。
可选的，所述基于仰角交叉点的金属管道复合参数测量方法，还包括：
确定仰角交叉点频率与金属管道复合参数之间的对应关系：
确定仰角交叉点频率：基于线圈阻抗增量计算模型，计算线圈垂直仰角为某一角度时在不同频率下线圈的阻抗增量以及线圈垂直仰角为另一角度时在不同频率下线圈的阻抗增量，分别得到第一标定扫频曲线和第二标定扫频曲线；确定所述第一标定扫频曲线和所述第二标定扫频曲线交点所对应的频率，记为标定仰角交叉点频率；
改变所述金属管道复合参数中至少一个参数的数值大小，保持线圈阻抗增量计算模型中剩余参数的大小不变，重复确定仰角交叉点频率步骤，得到所述金属管道复合参数中各参数数值大小与各标定仰角交叉点频率之间的对应关系。
可选的，在所述获取线圈在不同垂直仰角下相对阻抗增量的扫频曲线之前，还包括：
测量线圈在不同垂直仰角下相对阻抗增量的扫频曲线。
可选的，所述线圈的轴线位于第一平面内，所述第一平面为由金属管道轴线与垂直于所述金属管道轴线且过所述线圈中心点的直线所构成的平面。
可选的，所述扫频曲线均为线圈相对阻抗增量虚部的扫频曲线，或所述扫频曲线均为线圈相对阻抗增量实部的扫频曲线。
本发明还提供了一种基于仰角交叉点的金属管道复合参数测量系统，包括：
扫频曲线获取模块，用于获取线圈在不同垂直仰角下相对阻抗增量的扫频曲线，所述垂直仰角为线圈轴线与金属管道轴线之间的夹角；
目标仰角交叉点确定模块，用于确定任意两条所述扫频曲线之间的交点，得到多个目标仰角交叉点；
目标仰角交叉点频率确定模块，用于确定各目标仰角交叉点所对应的频率，得到多个目标仰角交叉点频率；
管道参数对应关系确定模块，用于基于仰角交叉点频率与金属管道复合参数之间的对应关系，确定在各所述目标仰角交叉点频率下金属管道复合参数中各管道参数之间的对应关系，所述金属管道复合参数包括至少两个管道参数，所述金属管道复合参数中管道参数的数量与所述目标仰角交叉点的数量相同；
管道参数确定模块，用于基于各所述目标仰角交叉点频率下金属管道复合参数中各管道参数之间的对应关系，确定金属管道复合参数中各参数的数值。
可选的，所述基于仰角交叉点的金属管道复合参数测量系统，还包括：频率参数关系确定模块，用于执行仰角交叉点频率与金属管道复合参数之间的对应关系的确定步骤，所述仰角交叉点频率与金属管道复合参数之间的对应关系的确定步骤包括：
确定仰角交叉点频率：基于线圈阻抗增量计算模型，计算线圈垂直仰角为某一角度时在不同频率下线圈的阻抗增量以及线圈垂直仰角为另一角度时在不同频率下线圈的阻抗增量，分别得到第一标定扫频曲线和第二标定扫频曲线；确定所述第一标定扫频曲线和所述第二标定扫频曲线交点所对应的频率，记为标定仰角交叉点频率；
改变所述金属管道复合参数中至少一个参数的数值大小，保持线圈阻抗增量计算模型中剩余参数的大小不变，重复确定仰角交叉点频率步骤，得到所述金属管道复合参数中各参数数值大小与各标定仰角交叉点频率之间的对应关系。
可选的，所述基于仰角交叉点的金属管道复合参数测量系统，还包括：扫频曲线测量模块，用于测量线圈在不同垂直仰角下相对阻抗增量的扫频曲线。
可选的，所述线圈的轴线位于第一平面内，所述第一平面为由金属管道轴线与垂直于所述金属管道轴线且过所述线圈中心点的直线所构成的平面。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供的基于仰角交叉点的金属管道复合参数测量方法及系统，通过获取待测金属管道外部线圈在不同垂直仰角下相对阻抗增量的扫频曲线的交叉点频率，并根据仰角交叉点频率与金属管道复合参数之间的对应关系，同时确定待测金属管道的至少两个管道参数。由于仰角交叉域内的仰角交叉点对应的频率值相差不大，因此，基于仰角交叉点频率与金属管道复合参数之间的对应关系确定线圈参数的方式减小了线圈偏转导致的测量误差，同时实现了至少两个参数的同时测量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1提供的基于仰角交叉点的金属管道复合参数测量方法的流程示意图；
图2为本发明实施例1中同时检测两个管道参数时各参数的求取方法流程图；
图3为本发明实施例1中同时检测三个管道参数时各参数的求取方法流程图；
图4为本发明实施例1中仰角交叉点频率与金属管道复合参数之间对应关系的求取方法流程图；
图5(a)为本发明实施例1中管道外任意放置式线圈的主视图，图5(b)为本发明实施例1管道外任意放置式线圈的俯视图；
图6为本发明实施例1中线圈圆柱中心横截面的法向矢量ne及其线圈水平旋转角
Figure BDA0003059722910000051
和垂直仰角θc的示意图；
图7为本发明实施例1中垂直仰角为0°、30°、70°和90°时线圈相对阻抗增量的仿真计算图；
图8为本发明实施例1中线圈水平旋转角0°、固定距离，垂直仰角为0°和90°时，不同管道厚度、电导率的线圈相对阻抗增量仿真计算图；
图9为本发明实施例1中关于管道厚度和电导率等仰角交叉点频率的曲线图，图中曲线上的数字表示此条曲线对应的仰角交叉点频率；
图10为本发明实施例1中以测量管道的厚度、电导率为例的实际工作步骤图；
图11为本发明实施例2提供的基于仰角交叉点的金属管道复合参数测量系统的结构示意图。
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。
本发明的目的是提供一种基于仰角交叉点的金属管道复合参数测量方法及系统，以降低线圈偏转对测量结果的影响以及实现两个管道参数的同时测量。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
参见图1，本实施例提供了一种基于仰角交叉点的金属管道复合参数测量方法，该方法包括以下步骤：
步骤101：获取线圈在不同垂直仰角下相对阻抗增量的扫频曲线，所述垂直仰角为线圈轴线与金属管道轴线之间的夹角；
步骤102：确定任意两条所述扫频曲线之间的交点，得到多个目标仰角交叉点；
步骤103：确定各目标仰角交叉点所对应的频率，得到多个目标仰角交叉点频率；
步骤104：基于仰角交叉点频率与金属管道复合参数之间的对应关系，确定在各所述目标仰角交叉点频率下金属管道复合参数中各管道参数之间的对应关系，所述金属管道复合参数包括至少两个管道参数，所述金属管道复合参数中管道参数的数量与所述第一仰角交叉点的数量相同；
步骤105：基于各所述目标仰角交叉点频率下金属管道复合参数中各管道参数之间的对应关系，确定金属管道复合参数中各参数的数值。
本实施例提供的金属管道复合参数测量方法首先获取了线圈在不同垂直仰角下相对阻抗增量的扫频曲线。然后，根据多条所述扫频曲线，得到多个目标仰角交叉点；所述多个目标仰角交叉点包括：任意两条所述扫频曲线之间的交叉点。接着，确定每一目标仰角交叉点在相应扫频曲线中所对应的频率值，所确定的频率值为目标仰角交叉点频率。基于仰角交叉点频率与金属管道复合参数组之间预设的标准对应关系，确定各所述目标仰角交叉点频率对应的至少一个金属管道复合参数组，所述至少一个金属管道复合参数组中的任一个包括：至少两个管道参数及其取值；任两个金属管道复合参数组之间，至少一个管道参数的取值不同。最后，确定各所述目标仰角交叉点频率共有的金属管道复合参数组为测量结果。
当所述金属管道复合参数包括两个管道参数时，参见图2，步骤105的具体可以包括以下步骤：
步骤201：获取第一目标仰角交叉点频率下金属管道复合参数中管道参数之间的第一关系曲线以及第二目标仰角交叉点频率下金属管道复合参数中管道参数之间的第二关系曲线；
步骤202：确定所述第一关系曲线和所述第二关系曲线交点所对应的管道参数值；
当所述金属管道复合参数包括三个管道参数时，参见图3，步骤105的具体可以包括以下步骤：
步骤301：获取第一目标仰角交叉点频率下金属管道复合参数中管道参数之间的第一关系曲面、第二目标仰角交叉点频率下金属管道复合参数中管道参数之间的第二关系曲面以及第三目标仰角交叉点频率下金属管道复合参数中管道参数之间的第三关系曲面；
步骤302：确定所述第一关系曲面和所述第二关系曲面的相交曲线；
步骤303：确定所述相交曲线和所述第三关系曲面的交点所对应的管道参数值。
本实施例提供的基于仰角交叉点的金属管道复合参数测量方法还可以包括仰角交叉点频率与金属管道复合参数之间对应关系的确定步骤，参见图4，具体如下：
步骤401：确定仰角交叉点频率：基于线圈阻抗增量计算模型，计算线圈垂直仰角为某一角度时在不同频率下线圈的阻抗增量以及线圈垂直仰角为另一角度时在不同频率下线圈的阻抗增量，分别得到第一标定扫频曲线和第二标定扫频曲线；确定所述第一标定扫频曲线和所述第二标定扫频曲线交点所对应的频率，记为标定仰角交叉点频率；
步骤402：改变所述金属管道复合参数中至少一个参数的数值大小，保持线圈阻抗增量计算模型中剩余参数的大小不变，重复步骤401，得到所述金属管道复合参数中各参数数值大小与各标定仰角交叉点频率之间的对应关系。
进一步的，本实施例提供的基于仰角交叉点的金属管道复合参数测量方法在步骤101之前还可以包括：
测量线圈在不同垂直仰角下相对阻抗增量的扫频曲线。
在本实施例中，所述线圈的轴线位于第一平面内，所述第一平面为由金属管道轴线与垂直于所述金属管道轴线且过所述线圈中心点的直线所构成的平面。
在本实施例中，所述扫频曲线均为线圈相对阻抗增量虚部的扫频曲线，或所述扫频曲线均为线圈相对阻抗增量实部的扫频曲线。
下面以同时测量金属管道的两个参数为例对本发明进行解释说明
在无限长直圆柱金属管道外任意放置一线圈C，如图5所示。假设管道材料是均匀的、线性的。管道的内半径为ri，外半径为ro，电导率为σ，相对磁导率为μr，空气磁导率μ0。线圈的匝数为N，线圈内半径为rei，线圈外半径为reo，线圈高度为h，空气中线圈自感L0。线圈内通过幅值为I、角频率为ω的时谐交流电。
参见图5(a)，以管道轴线为z轴建立坐标系Oxyz，其中x轴穿过线圈中心。以线圈中心为原点，建立线圈的局部坐标系Oexeyeze，其中xe轴和x轴方向一致，ze轴和z轴方向一致。引入三个变量表示线圈和管道的相对位置关系，定义线圈中心到管道中轴线的垂直距离为d，如图5(b)所示。水平旋转角
Figure BDA0003059722910000088
为线圈圆柱中心横截面的单位法向矢量ne在Oexeye平面投影与xe轴的夹角，垂直仰角θc为线圈圆柱中心横截面的单位法向矢量ne与ze轴的夹角，如图6所示。
测量管道厚度、磁导率、电导率中任意两个参数σ1、σ2的测量过程具体如下，其中厚度对应管道内半径ri或外半径ro(两个参数中只有一个未知)；磁导率即相对磁导率μr；电导率σ。公式(1)-(20)为线圈阻抗增量计算模型，以空气中线圈的自感抗ωL0为归一化因子对线圈阻抗增量进行无量纲化处理，即
Figure BDA0003059722910000081
得到线圈相对阻抗增量。
Figure BDA0003059722910000082
Figure BDA0003059722910000083
其中，Gn是线圈所在区域的积分；
Figure BDA0003059722910000084
是线圈匝数密度；
Figure BDA0003059722910000085
是连带勒让德函数；Im，Km分别表示m阶第一类修正贝塞尔函数和m阶第二类修正贝塞尔函数；sinθ0＝x0/r0，
Figure BDA0003059722910000086
Figure BDA0003059722910000087
Figure BDA0003059722910000091
Figure BDA0003059722910000092
Figure BDA0003059722910000093
Λ＝BE-AF
Figure BDA0003059722910000094
Figure BDA0003059722910000095
Figure BDA0003059722910000096
Figure BDA0003059722910000097
Figure BDA0003059722910000098
Figure BDA0003059722910000099
J＝I′m(αkri)-QI′m(αkro) (13)
M＝K′m(|α|ro)/Km(|α|ro) (14)
N＝I′m(|α|ri)/Im(|α|ri) (15)
L＝Km(αkro)/K′m(αkro) (16)
P＝Km(αkri)/K′m(αkri) (17)
Q＝K′m(αkri)/K′m(αkro) (18)
Figure BDA00030597229100000910
Figure BDA0003059722910000101
其中：I′m、K′m分别表示m阶第一类修正贝塞尔函数、m阶第二类修正贝塞尔函数的导数；k2＝-jωσμ0μr，
Figure BDA0003059722910000102
1)固定线圈中心到管道中轴线的垂直距离d，选择一组垂直仰角θ1、θ2，设定待测参数σ1、σ2的初始值。
把探头线圈参数(线圈内半径rei、外半径reo、高度h、匝数N)带入公式(1)计算线圈区域所在的积分，然后配合位置参数(距离d、水平旋转角
Figure BDA0003059722910000104
垂直仰角θc)通过公式(2)计算线圈系数Csm，再把管道参数(管道内半径ri、外半径ro、电导率σ、相对磁导率μr)、频率ω带入公式(4)～(20)，得到相关系数Decm，最后Csm和Decm带入线圈阻抗增量解析式(3)，计算得到线圈在
Figure BDA0003059722910000103
θc＝θ1时的线圈阻抗增量。
改变频率，计算不同频率下，线圈垂直仰角为θ1时线圈阻抗增量。
以频率为横坐标，线圈相对阻抗增量虚部为纵坐标绘制垂直仰角为θ1时，线圈相对阻抗增量的扫频曲线。
改变线圈垂直仰角为θ2，其他参数保持不变，重新计算线圈在不同频率下的相对阻抗增量；在上述相同的坐标系中绘制垂直仰角为θ2时，线圈相对阻抗增量虚部的扫频曲线，记录两条扫频曲线的交点的横坐标，即仰角交叉点频率。
2)多次改变待测管道参数σ1、σ2的数值，重新带入公式(4)～(20)中，计算线圈阻抗增量；计算和处理方法同上，分别记录不同σ1、σ2参数时，垂直仰角θ1、θ2对应的仰角交叉点频率；
以参数σ1为x轴、参数σ2为y轴、仰角交叉点频率为z轴，绘制仰角交叉点频率关于σ1、σ2的三维曲线。
3)在相同的距离条件下，实际测量不同频率下，管道外放置式线圈在垂直仰角为θ1线圈阻抗变化，以频率为横坐标，线圈相对阻抗增量虚部为纵坐标绘制垂直仰角为θ1时，线圈相对阻抗增量的扫频曲线；改变垂直仰角为θ2，重复测量，绘制垂直仰角为θ2时，线圈相对阻抗增量的扫频曲线；提取两条扫频曲线的交点，交点对应的横坐标即实测的仰角交叉点频率f1。
4)把f1带入步骤2)中的仰角交叉点频率关于σ1、σ2的关系曲线中，得到关于σ1、σ2的等f1值曲线。此曲线上必然存在一个点对应待测管道参数σ1、σ2的实际值。
5)选择另外一组垂直仰角θ3、θ4，重复以上步骤，得到该组垂直仰角实测仰角交叉点频率f2关于σ1、σ2的等f2值曲线，此曲线上也必然存在一个点对应待测管道参数σ1、σ2的实际值。
由于管道参数固定，所以两条管道厚度和电导率关系曲线的交点坐标就是待测管道参数σ1、σ2的测量值。
具体以管道壁厚、电导率为例，固定距离、线圈水平旋转角为0°，将实际各参数带入解析表达式中，得到线圈相对阻抗增量随激励频率变化的关系曲线，在保证其他条件不变的条件下，只改变垂直仰角，得到不同垂直仰角对应的扫频曲线，如图7所示。四条扫频曲线的虚部相较于一个小的区域，即仰角交叉域，其中各条曲线的交点为仰角交叉点。仰角交叉点域内，仰角交叉点受垂直仰角的影响较小，但是两组不同垂直仰角对应的仰角交叉点会有差异。仰角交叉点受线圈参数和管道参数的影响。在同种材质管道，同样的激励条件，固定距离、水平旋转角为0°，不同管道壁厚、电导率，垂直仰角为0°和90°对应的仰角交叉点频率变化如图8所示。从图8可知，仰角交叉点与管道参数一一对应。所以仰角交叉点频率可以作为表征管道参数的特征信号用于管道参数的测量。我们发现在相同检测条件下，当仰角交叉点的频率一定时，等频率曲线上的管道厚度和电导率也一一对应。等频率条件下的管道厚度和电导率的关系曲线如图9所示。在其他条件不变时，选择两组垂直仰角，可以得到两个仰角交叉点频率对应的管道厚度和电导率的等频率关系曲线。由于管道参数未发生改变，所以两条曲线的交点对应的坐标就是管道的厚度和电导率。具体的实验测量流程如图10所示，选择固定距离d、两组垂直仰角分别为θ1、θ2，θ3、θ4。
本发明的原理是：基于管道外任意放置线圈涡流场解析解的仿真计算，发现线圈相对阻抗增量在仰角交叉域内受线圈垂直仰角的影响很小，即不同垂直仰角对应的线圈相对阻抗增量扫频曲线交于一个小范围。仰角交叉域内不同垂直仰角对应的仰角交叉点的横坐标(频率)随管道参数的变化而显著变化。该频率与被测试件的具体参数有着一一对应的关系，因此，相对阻抗增量的频域信号的可以作为金属管道参数的特征信息，用来进行管道参数的测量。不同垂直仰角对应的仰角交叉点不同，可以由两个仰角交叉点频率实现两个管道参数的同时测量。同时由于仰角交叉域内的仰角交叉点对应的频率值相差不大，可以减小线圈偏转导致的测量误差。
本发明与现有技术相比的优点在于：通过使用不同垂直仰角对应的相对阻抗增量信号虚部仰角交叉点频率与管道参数之间的对应关系，简洁、高效、高精度的实现了金属管道多个参数的同时测量，减小了放置式线圈倾斜可能对测量结果带来的误差。
实施例2
参见图11，本实施例提供了一种基于仰角交叉点的金属管道复合参数测量系统，该系统包括：
扫频曲线获取模块1101，用于获取线圈在不同垂直仰角下相对阻抗增量的扫频曲线，所述垂直仰角为线圈轴线与金属管道轴线之间的夹角；
目标仰角交叉点确定模块1102，用于确定任意两条所述扫频曲线之间的交点，得到多个目标仰角交叉点；
目标仰角交叉点频率确定模块1103，用于确定各目标仰角交叉点所对应的频率，得到多个目标仰角交叉点频率；
管道参数对应关系确定模块1104，用于基于仰角交叉点频率与金属管道复合参数之间的对应关系，确定在各所述目标仰角交叉点频率下金属管道复合参数中各管道参数之间的对应关系，所述金属管道复合参数包括至少两个管道参数，所述金属管道复合参数中管道参数的数量与所述第一仰角交叉点的数量相同；
管道参数确定模块1105，用于基于各所述目标仰角交叉点频率下金属管道复合参数中各管道参数之间的对应关系，确定金属管道复合参数中各参数的数值。
在本实施例中，所述基于仰角交叉点的金属管道复合参数测量系统还可以包括：频率参数关系确定模块，用于执行仰角交叉点频率与金属管道复合参数之间的对应关系的确定步骤，所述仰角交叉点频率与金属管道复合参数之间的对应关系的确定步骤包括：
确定仰角交叉点频率：基于线圈阻抗增量计算模型，计算线圈垂直仰角为某一角度时在不同频率下线圈的阻抗增量以及线圈垂直仰角为另一角度时在不同频率下线圈的阻抗增量，分别得到第一标定扫频曲线和第二标定扫频曲线；确定所述第一标定扫频曲线和所述第二标定扫频曲线交点所对应的频率，记为标定仰角交叉点频率；
改变所述金属管道复合参数中至少一个参数的数值大小，保持线圈阻抗增量计算模型中剩余参数的大小不变，重复确定仰角交叉点频率步骤，得到所述金属管道复合参数中各参数数值大小与各标定仰角交叉点频率之间的对应关系。
在本实施例中，所述基于仰角交叉点的金属管道复合参数测量系统还可以包括：扫频曲线测量模块，用于测量线圈在不同垂直仰角下相对阻抗增量的扫频曲线。
在本实施例中，所述线圈的轴线位于第一平面内，所述第一平面为由金属管道轴线与垂直于所述金属管道轴线且过所述线圈中心点的直线所构成的平面。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种基于仰角交叉点的金属管道复合参数测量方法，其特征在于，包括：
获取线圈在不同垂直仰角下相对阻抗增量的扫频曲线，所述垂直仰角为线圈轴线与金属管道轴线之间的夹角；
确定任意两条所述扫频曲线之间的交点，得到多个目标仰角交叉点；
确定各目标仰角交叉点所对应的频率，得到多个目标仰角交叉点频率；
基于仰角交叉点频率与金属管道复合参数之间的对应关系，确定在各所述目标仰角交叉点频率下金属管道复合参数中各管道参数之间的对应关系，所述金属管道复合参数包括至少两个管道参数；
基于各所述目标仰角交叉点频率下金属管道复合参数中各管道参数之间的对应关系，确定金属管道复合参数中各参数的数值。
2.根据权利要求1所述的基于仰角交叉点的金属管道复合参数测量方法，其特征在于，所述基于各所述目标仰角交叉点频率下金属管道复合参数中各管道参数之间的对应关系，确定金属管道复合参数中各参数的数值，具体包括：
当所述金属管道复合参数包括两个管道参数时，获取第一目标仰角交叉点频率下金属管道复合参数中管道参数之间的第一关系曲线以及第二目标仰角交叉点频率下金属管道复合参数中管道参数之间的第二关系曲线；
确定所述第一关系曲线和所述第二关系曲线的交点所对应的管道参数值；
当所述金属管道复合参数包括三个管道参数时，获取第一目标仰角交叉点频率下金属管道复合参数中管道参数之间的第一关系曲面、第二目标仰角交叉点频率下金属管道复合参数中管道参数之间的第二关系曲面以及第三目标仰角交叉点频率下金属管道复合参数中管道参数之间的第三关系曲面；
确定所述第一关系曲面和所述第二关系曲面的相交曲线；
确定所述相交曲线和所述第三关系曲面的交点所对应的管道参数值。
3.根据权利要求1所述的基于仰角交叉点的金属管道复合参数测量方法，其特征在于，所述基于仰角交叉点的金属管道复合参数测量方法，还包括：
确定仰角交叉点频率与金属管道复合参数之间的对应关系：
确定仰角交叉点频率：基于线圈阻抗增量计算模型，计算线圈垂直仰角为某一角度时在不同频率下线圈的阻抗增量以及线圈垂直仰角为另一角度时在不同频率下线圈的阻抗增量，分别得到第一标定扫频曲线和第二标定扫频曲线；确定所述第一标定扫频曲线和所述第二标定扫频曲线交点所对应的频率，记为标定仰角交叉点频率；
改变所述金属管道复合参数中至少一个参数的数值大小，保持线圈阻抗增量计算模型中剩余参数的大小不变，重复确定仰角交叉点频率步骤，得到所述金属管道复合参数中各参数数值大小与各标定仰角交叉点频率之间的对应关系。
4.根据权利要求1所述的基于仰角交叉点的金属管道复合参数测量方法，其特征在于，在所述获取线圈在不同垂直仰角下相对阻抗增量的扫频曲线之前，还包括：
测量线圈在不同垂直仰角下相对阻抗增量的扫频曲线。
5.根据权利要求1-4任一项所述的基于仰角交叉点的金属管道复合参数测量方法，其特征在于，所述线圈的轴线位于第一平面内，所述第一平面为由金属管道轴线与垂直于所述金属管道轴线且过所述线圈中心点的直线所构成的平面。
6.根据权利要求1所述的基于仰角交叉点的金属管道复合参数测量方法，其特征在于，所述扫频曲线均为线圈相对阻抗增量虚部的扫频曲线，或所述扫频曲线均为线圈相对阻抗增量实部的扫频曲线。
7.一种基于仰角交叉点的金属管道复合参数测量系统，其特征在于，包括：
扫频曲线获取模块，用于获取线圈在不同垂直仰角下相对阻抗增量的扫频曲线，所述垂直仰角为线圈轴线与金属管道轴线之间的夹角；
目标仰角交叉点确定模块，用于确定任意两条所述扫频曲线之间的交点，得到多个目标仰角交叉点；
目标仰角交叉点频率确定模块，用于确定各目标仰角交叉点所对应的频率，得到多个目标仰角交叉点频率；
管道参数对应关系确定模块，用于基于仰角交叉点频率与金属管道复合参数之间的对应关系，确定在各所述目标仰角交叉点频率下金属管道复合参数中各管道参数之间的对应关系，所述金属管道复合参数包括至少两个管道参数；
管道参数确定模块，用于基于各所述目标仰角交叉点频率下金属管道复合参数中各管道参数之间的对应关系，确定金属管道复合参数中各参数的数值。
8.根据权利要求7所述的基于仰角交叉点的金属管道复合参数测量系统，其特征在于，所述基于仰角交叉点的金属管道复合参数测量系统，还包括：频率参数关系确定模块，用于执行仰角交叉点频率与金属管道复合参数之间的对应关系的确定步骤，所述仰角交叉点频率与金属管道复合参数之间的对应关系的确定步骤包括：
确定仰角交叉点频率：基于线圈阻抗增量计算模型，计算线圈垂直仰角为某一角度时在不同频率下线圈的阻抗增量以及线圈垂直仰角为另一角度时在不同频率下线圈的阻抗增量，分别得到第一标定扫频曲线和第二标定扫频曲线；确定所述第一标定扫频曲线和所述第二标定扫频曲线交点所对应的频率，记为标定仰角交叉点频率；
改变所述金属管道复合参数中至少一个参数的数值大小，保持线圈阻抗增量计算模型中剩余参数的大小不变，重复确定仰角交叉点频率步骤，得到所述金属管道复合参数中各参数数值大小与各标定仰角交叉点频率之间的对应关系。
9.根据权利要求7所述的基于仰角交叉点的金属管道复合参数测量系统，其特征在于，所述基于仰角交叉点的金属管道复合参数测量系统，还包括：扫频曲线测量模块，用于测量线圈在不同垂直仰角下相对阻抗增量的扫频曲线。
10.根据权利要求7-9任一项所述的基于仰角交叉点的金属管道复合参数测量系统，其特征在于，所述线圈的轴线位于第一平面内，所述第一平面为由金属管道轴线与垂直于所述金属管道轴线且过所述线圈中心点的直线所构成的平面。
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