CN114263856B - 基于二维柔性面阵压电超声的腐蚀监测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于二维柔性面阵压电超声的腐蚀监测系统和方法，涉及石油天然气、船舶管道腐蚀监测技术领域，系统包括压电超声传感单元、监测终端和控制计算中心；压电超声传感单元采用二维柔性面阵压电超声传感器，传感器包括柔性薄膜材料和压电换能元件，压电换能元件直接嵌入在柔性薄膜材料上，柔性薄膜材料作为压电换能元件的耦合剂；压电超声传感器通过自适应柔性气囊预紧结构压紧，气囊通过扎带方式固定，一侧有充气孔，在传感器固定后，向气囊内施加一定的气体或液体，以保障干耦合模型界面施加载荷的要求；本发明的柔性阵列探头与管道表面直接耦合，且采用预紧结构，气囊与管道贴合紧密，得到信噪比非常高的信号，测量的结果更加精确。

Description

基于二维柔性面阵压电超声的腐蚀监测系统及方法

技术领域

本发明涉及石油天然气、船舶管道腐蚀在线监测技术领域，尤其涉及管道腐蚀缺陷的二维柔性面阵压电超声的缺陷监测系统及方法。

背景技术

石油、天然气、页岩气井口装置包含大量连接站内设备设施的管道，压力变化大、规格样式多、结构复杂并担负着高温、高压、易燃、易爆和有毒介质的输送任务，在油气场站中扮演着重要角色，是流体介质的重要输送媒介。由于管道长时间受管内介质的流体冲刷、电化学腐蚀、应力腐蚀以及外部环境的共同作用，管线会逐步发生管壁减薄、凹坑等缺陷。这些缺陷在管道的进一步服役下会继续扩大，最终造成管道破损泄漏。一旦管道发生泄漏失效，将造成严重的安全事故。为了保证管道的安全运行，需要对管道进行腐蚀缺陷检测。常规的人工检测，对检测人员能力要求高，检测结果不及时也不全面，难以完全消除管道泄漏的安全风险。

超声检测时常规的无损检测技术，具有携带方便、测量简便、精度高、误差小，能在不损坏设备、零部件的情况下，准确检测管道壁厚。但在管道这类曲面表面检测中，现有的在线监测技术，即常用超声压电传感器有较多的限制与困难，因为它往往只针对管道部分点位的壁厚进行监测，只能监测部分区域的管壁减薄，无法监测和评估管道内的腐蚀凹坑状况。因此，研发一种全面监测管道腐蚀的在线监测方法和系统具有重大的经济价值与社会效益。

发明内容

本发明的目的在于：为解决现有管道监测技术中(1)人工检测危险高、难度大、不全面；(2)只能监测部分点位的管壁减薄；(3)对管道的监测随着时间的推移而不准确的问题。本发明提供一种基于二维柔性面阵压电超声的管道腐蚀监测系统及方法。

本发明的技术方案如下：

一方面，本发明公开一种基于二维柔性面阵压电超声的腐蚀监测系统，包括：压电超声传感单元、监测终端和控制计算中心。

压电超声传感单元，所述压电超声传感单元包括相互连接的二维柔性面阵压电超声传感器和压电超声主机，用于采集管道数据；监测终端，用于接收并向控制计算中心发送压电超声传感单元的数据，以及接收控制计算中心的数据进而控制压电超声传感单元；控制计算中心，用于对接收到的压电超声传感单元数据进行计算从而对管道进行监测。

所述二维柔性面阵压电超声传感器与管道表面直接耦合，二维柔性面阵压电超声传感器通过自适应柔性气囊预紧结构进行压紧，所述自适应柔性气囊预紧结构包括气囊和气囊充气孔，气囊位于在所述二维柔性面阵压电超声传感器外围，所述二维柔性面阵压电超声传感器被气囊覆盖且与气囊紧密接触，气囊内部充有气体或液体。

具体的，所述二维柔性面阵压电超声传感器包括柔性薄膜材料、压电换能元件和压电超声主机，压电换能元件直接嵌入在柔性薄膜材料上，柔性薄膜材料作为压电换能元件的耦合剂，压电超声主机分别与压电换能元件和监测终端连接。

进一步地，所述气囊为局部气囊或全周向气囊；若为局部气囊，则所述自适应柔性气囊预紧结构还包括气囊扎带，局部气囊通过气囊扎带固定在所述二维柔性面阵压电超声传感器外围。

优选地，所述压电超声传感单元中，单个二维柔性面阵压电超声传感器单次激发的所述压电换能元件数量m的取值范围为16≤m≤256。

具体的，监测终端包括：

超声激发和接收单元，用于产生激发压电超声传感单元的脉冲信号和接收压电超声传感单元的返回信号；

数据存储单元，用于存储信号数据；

控制单元，用于控制超声激发和接收单元产生相位延迟的脉冲信号，进而控制二维柔性面阵压电超声传感器的压电换能元件的激发次序和时间；

无线连接单元，用于将数据发送给控制计算中心，且和控制计算中心建立交互控制连接。

进一步地，所述控制计算中心预设腐蚀计算算法和管道剩余寿命预警算法，且包括用户交互界面。

另一方面，本发明公开一种基于二维柔性面阵压电超声的腐蚀监测方法，此方法是基于本发明公开的系统的，包括：

监测终端根据指令控制二维柔性面阵压电超声传感器的压电换能元件的激发次序和时间，得到不同聚焦和角度的超声波束；

二维柔性面阵压电超声传感器根据激发次序和时间采集管道数据并传输至监测终端；

监测终端将数据传输至控制计算中心，采用算法对采集的数据进行计算，得到管壁内部成像分析。

具体地，所述控制计算中心计算管道腐蚀壁厚度的具体算法为：

其中，T表示管道三维成像的管道腐蚀壁厚，δ表示壁厚，s表示所述压电换能元件的位置矩阵，s_ij表示第i行第j列的压电换能元件，d表示两压电换能元件之间的距离，k表示温度补偿系数，λ表示壁厚修正系数。

进一步地，本发明的方法还包括：

所述控制计算中心接收到的数据计算腐蚀壁厚度后，与历史数据对比，得到管道内部的腐蚀状况和腐蚀速率，预测管道的剩余寿命。

具体地，所述二维柔性面阵压电超声传感器与管道表面直接耦合，二维柔性面阵压电超声传感器通过自适应柔性气囊预紧结构进行压紧，所述自适应柔性气囊预紧结构包括气囊和气囊充气孔，气囊位于所述二维柔性面阵压电超声传感器外围，所述二维柔性面阵压电超声传感器被气囊覆盖且与气囊紧密接触，气囊内部充有气体或液体；所述气囊内的气压或液体压力能够实时在线监测，当气体或液体压力小于K值时，对气囊实施再次或多次加压。当管道出现管壁减薄或者凹坑等缺陷后，处于充气状态的气囊也会充分贴合管道，使得即使管道出现缺陷后，也能够保障二维面阵传感器与管道壁的贴合状态，更好的持续、全面监控管道状态。

采用上述方案后，本发明的有益效果如下：

(1)本发明利用二维面阵超声进行监测，与普通超声探头不同的是，本发明的柔性阵列的探头，即压电换能元件，不仅仅是通过阵列形式从数量上获取更多的信号，使得一个监测点能监测管道大面积区域，进一步地，压电换能元件直接嵌入在柔性薄膜材料上，柔性薄膜材料作为压电换能元件的耦合剂。

(2)为了提高耦合效果，本发明采用自适应柔性气囊预紧结构，通过向气囊内通入气体或者液体，从而使得本发明的柔性阵列探头可以与管道表面贴合得很好；气囊内的气压或液体压力能够实时在线监测，当监测到气压或者液压小于一定的值时，可能会影响传感器的监测效果，因此，还可以对气囊内的压力进行实时调整，持续保障干耦合模型界面施加载荷的要求，以保证耦合效果，从而得到信噪非常高的信号，最后测量的结果更加精确。

(3)本发明的控制计算中心的算法中，采用管道腐蚀壁厚度计算方法，计算管道腐蚀壁厚度，二维面阵数据对监测区域缺陷进行成像，可以更好地分析管壁减薄、凹坑等缺陷，监测结果直观，可以清晰看出管道内部腐蚀状况，有助于提高现场的监测效率，减少人工成本。

本发明更加详细的有益效果及其原理将会在具体实施方式部分作进一步说明。

附图说明

图1为本发明的系统的整体结构图；

图2为本发明的具体实施方式的具体结构示意图；

图3为本发明的柔性二维面阵压电超声传感器结构示意图；

图4为本发明的自适应弯管柔性气囊预紧结构具体细节示意图；

图5为本发明的自适应弯管柔性气囊预紧结构安装示意图；

图6为本发明的自适应直管柔性气囊预紧结构具体细节示意图；

图7为本发明的自适应直管柔性气囊预紧结构安装示意图；

图8为本发明的算法流程图；

附图标记:1-压电超声传感单元，2-监测终端，3-控制计算中心，4-直管道，5-柔性薄膜材料，6-压电换能元件，7-气囊充气孔，8-压电超声主机，9-温度传感器，10-局部气囊，11-二维柔性面阵压电超声传感器，12-弯管道，13-气囊扎带，14-全周向气囊，15-全周向柔性面阵传感器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，若出现术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

下面将在已知的本领域技术人员公知的基础上对本发明的各个步骤进行详尽的说明。

实施例1

本具体实施方式中的一种基于二维柔性面阵压电超声的腐蚀监测系统，本系统优选用于管道腐蚀监测，系统包括：压电超声传感单元1、监测终端2和控制计算中心3，连接方式如图1所示，压电超声传感单元1与监测终端2相连，控制计算中心3与监测终端2连接，本发明采用的一种优选的实施方式是控制计算中心3和监测终端2通过无线连接，目前，4G网络是最为普遍的实施方式。

所述的压电超声传感单元1用于采集管道数据，采用二维柔性面阵压电超声传感器11，传感器与管道表面直接耦合；如图3所示，所述二维柔性面阵压电超声传感器11包括柔性薄膜材料5、压电换能元件6和压电超声主机8，压电换能元件6直接嵌入在柔性薄膜材料5上，柔性薄膜材料5作为压电换能元件6的耦合剂，压电超声主机8分别与压电换能元件6和所述监测终端2连接。单个传感器内包括多个压电换能元件，压电换能元件按照矩阵形式均匀排列，图3中，换能元件的排列方式为4×4，压电换能元件数量16个，工程上，单个二维柔性面阵压电超声传感器单次激发的所述压电换能元件数量m的取值范围为16≤m≤256。

为了获得更好的耦合效果，获取更加精确的超声数据，二维柔性面阵压电超声传感器11采用自适应柔性气囊预紧结构，气囊外壁或者侧壁设有气囊充气孔7，在传感器固定后，向气囊内施加一定的气体或液体，以保障干耦合模型界面施加载荷的要求，以保证耦合效果；二维柔性面阵压电超声传感器11的另一侧采用同轴线缆与监测终端2连接。具体而言，所述二维柔性面阵压电超声传感器11与管道表面直接耦合，二维柔性面阵压电超声传感器11通过自适应柔性气囊预紧结构进行压紧安装。

如图4所示，所述自适应柔性气囊预紧结构包括气囊、气囊扎带13和气囊充气孔7，本实施例中采用的柔性二维面阵传感器未将管道的一周覆盖，因此，气囊采用局部气囊10，气囊扎带13与气囊连接，气囊通过气囊扎带13固定在所述二维柔性面阵压电超声传感器11外围，气囊扎带13与管道的具体固定方式包括但不限于粘扣固定、纽扣固定、一体成型等常见固定方式，图5并没有具体展示气囊扎带13的安装细节，因为此为现有技术，应当理解，常规的固定方式均在本发明的保护范围之内。

图4和图5可以看到本实施例是使用在弯管道12上的，因为弯管道12有弧度，因此二维柔性面阵压电超声传感器11不能周向三百六十度安装在管道上，否则会有缝隙，导致气囊的压力不能均匀地施加在传感器上，因此，对于弯管优选采用图4和图5的安装方式。气囊充气孔7的作用为给气囊充气，气囊充气孔7可以设置在气囊的周向外壁、侧壁均可，应当理解，气囊充气孔7在关闭状态必须要包整气囊的密封性，不能漏出气体或者液体。所述二维柔性面阵压电超声传感器11被气囊覆盖且与气囊紧密接触，气囊内部充有气体或液体，这里的气体或者液体的作用给气囊充气，给传感器施加压力，并无其他过多限制，使用常见的纯净空气即可，液体使用无菌液体即可。

作为更加优选的具体实施，所有的压电换能元件7应当被气囊覆盖，使得气囊给压电换能元件一定的压力，使压电换能元件7能够更紧密贴合管道，测量更加精准。

实际工程中，管道的温度也是重要的数据之一，因此，本实施例中还可以看到设置了温度传感器9，用于测量管道温度，其温度数据也同压电超声传感单元1的数据一样，传输至监测终端2，用于后续控制计算中心3的数据分析。

在安装过程中，二维柔性面阵压电超声传感器安装好后，为保障干耦合模型界面施加载荷的要求，需要对气囊进行调试。具体地，将二维柔性面阵压电超声传感器采用气囊式固定后，采用壁厚监测显示仪，调整气囊的充气量或者充液量，若柔性面阵探头的超声信号反射的一次波回波高度约80％，传感器安装测试良好，否则需重新调试或安装。

当管道出现管壁减薄、腐蚀或者凹坑等缺陷后，能够通过气囊继续动态调整气囊充气状态，使得即使管道出现缺陷后，也能够保障二维面阵传感器与管道壁的贴合状态，更好的持续、全面监控管道状态。气囊内的气压或液体压力能够实时在线监测，当监测到气压或者液压小于一定的值k时，气囊将进行单次或者多次充气或者充液以增加压力。应当理解，气囊也可以减小压力。

在现有技术中的传感器为单探头，安装单探头是采用常规的耦合剂，如丙烯酸树脂或聚乙烯材料，且其安装方式采用卡箍固定。一方面，单探头的监测远不如本发明的阵列传感器监测方式数据量全面；另一方面，卡箍的内侧直接接触传感器，由于卡箍为硬性材料，其应力是一定的，若采用卡箍进行安装，容易对传感器进行损失，且随时时间的推移，传感器的耦合剂会挥发或者凝固，卡箍的应力将会释放，若不能即使调整，将导致监测数据不稳定，而在频繁的拆卸安装中，传感器容易损坏，进而继续导致测量数据的不稳定性。本发明的二维柔性面阵压电超声传感器由于柔性面阵探头包含的晶片数量较多，采用气囊压紧方式进行固定，确保了每一个探头达到较好的耦合效果，并保障气囊的压力在一定范围内，确保了每一个压电晶元的预警力在一定范围内，从而达到耦合的效果，若因外界因素导致的少量的应力释放，气囊固定的会随着变化而及时调整，保障了压应力在误差范围内，实现了传感器长期的良好固定，方便长期准确监测数据；且本发明的二维柔性面阵压电超声传感器的耦合剂采用主要成分为二氧化硅的薄膜材料，因此形成的薄膜具有一定的柔韧性、回弹性和表面硬度，不会存在或者很大程度上减少了耦合剂挥发的现象，也能够增加测量数据的准确性。

监测终端2用于接收并向控制计算中心3发送压电超声传感单元的数据，以及接收控制计算中心3的数据进而控制压电超声传感单元1；二维柔性面阵压电超声传感器11和腐蚀监测终端2的超声激发和接收单元通过同轴线缆连接，腐蚀监测终端2和远程运算和控制中心通过互联网连接。如图2所示，监测终端包括控制单元、超声激发和接收单元、数据存储单元、数据无线传输单元。超声激发和接收单元与控制单元和监测终端连接，用于产生激发压电超声传感单元的脉冲信号和接收压电超声传感单元的返回信号；数据存储单元与超声激发和接收单元以及控制单元连接，用于存储信号数据；控制单元，用于控制超声激发和接收单元产生相位延迟的脉冲信号，进而控制二维柔性面阵压电超声传感器的压电换能元件的激发次序和时间；无线连接单元，与控制单元和控制计算中心无线连接，用于将数据发送给控制计算中心，且和控制计算中心建立交互控制连接，目前，常用的连接方式为4G连接，但应当知晓，4G连接只是目前比较优选的一种实施方式，随着现代通信技术的发展，本发明的无线连接方式可以优化为5G连接。

监测终端2的位置根据管道监测点位优选，一个腐蚀监测终端最多可搭载12个柔性二维面阵传感器，二维柔性面阵压电超声传感器和腐蚀监测终端的超声激发和接收单元通过同轴线缆连接，腐蚀监测终端和远程运算和控制中心通过互联网连接。

控制计算中心3用于对接收到的压电超声传感单元1数据进行计算从而对管道进行监测。远程控制计算中心3预设腐蚀计算算法和管道剩余寿命预警算法，且包括用户交互界面。

基于上述系统，本发明的基于二维柔性面阵压电超声的管道监测方法，如图8所示，包括：

S1：监测终端根据指令控制二维柔性面阵压电超声传感器的压电换能元件的激发次序和时间，得到不同聚焦和角度的超声波束；

S2：二维柔性面阵压电超声传感器根据激发次序和时间采集管道数据并传输至监测终端；

S3:监测终端将数据传输至控制计算中心，采用算法对采集的数据进行计算，管道壁厚度，进而得到管壁内部成像分析。所述控制计算中心计算管道腐蚀壁厚度的具体算法为：

其中，T表示管道三维成像的管道腐蚀壁厚，δ表示壁厚，s表示所述压电换能元件的位置矩阵，s_ij表示第i行第j列的压电换能元件，d表示两压电换能元件之间的距离，k表示温度补偿系数，λ表示壁厚修正系数。此算法中，采用线性壁厚拟合法，将两点位置的壁厚值进行线性拟合，线性曲线特征参数采用λ修正系数常量确定线性曲线的幅值特性，从而计算出腐蚀缺陷面阵晶元之间的壁厚数据。当管道表面温度发生异常变化时，将会影响声速在工件内部的传输速度，采用k值来补偿温度引起的监测壁厚数据的异常。

S4：所述控制计算中心接收到的数据计算腐蚀壁厚度后，与历史数据对比，得到管道内部的腐蚀状况和腐蚀速率，预测管道的剩余寿命。

本发明的系统以及方法的具体使用如下：实际监测过程中，根据管道管径选择合适的柔性二维面阵传感器并安装紧固在管道外壁，将监测终端2、控制计算中心3的连接搭建完成后。远程控制计算中心3根据预设算法通过监测终端调控各个压电换能元件阵列的计算相位延迟，进而改变矩形阵列压电换能元件7的激发次序和时间，得到不同聚焦和角度的超声波束，超声波束通过耦合材料传入工件。通过超声主机依次对第i行第j列的压电换能元件进行激发，超声波在工件内部运行形成超声波束，计算获取当前第s_ij位置的壁厚值，然后依次激发第i+1行第j列的压电换能元件，计算获取当前第s_(i+1)j位置的壁厚值。

由于本发明的压电换能元件7的固定装置采用气囊预紧结构，方便调整压电换能元件与管道的耦合情况。且气囊结构中的气体或者液体有一定的压力，在管道长期使用过程中，如果管道有腐蚀或者凹坑等缺陷，气囊也能够较好地贴合管道，从而实现管道的精准监测。超声波束在工件内遇到反射物后，波束返回并通过传感器接收转化为电信号传给腐蚀监测终端，腐蚀监测终端将所有数据打包通过无线连接单元发送给远程运算和控制中心服务器，远程运算和控制中心服务器配置的计算算法对数据进行整合计算，得到管壁内部成像分析，并与历史数据对比，得到管道内部的腐蚀状况和腐蚀速率，预测管道的剩余寿命，监测结果通过人机交互界面展示。

实施例2

在实施例1的基础上，实际工程中的管道可能是弯管道12，也可能是直管道4，图6和图7展示了直管的二维柔性面阵压电超声传感器11及其预紧结构的安装，如图6所示，本实施例中的二维柔性面阵压电超声传感器11采用全周向柔性面阵传感器15，周向三百六十度安装在直管道12上，图6为自适应直管柔性气囊预紧结构具体细节示意图，图7为本发明的自适应直管柔性气囊预紧结构安装示意图。

实施例3

本发明的监测系统以及监测方法，不仅能用于管道监测，还能用于其他工况的金属损失监测，如管汇的冲蚀监测。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.基于二维柔性面阵压电超声的腐蚀监测系统，其特征在于，包括：

压电超声传感单元(1)，所述压电超声传感单元(1)包括相互连接的二维柔性面阵压电超声传感器(11)和压电超声主机(8)，用于采集管道数据；

监测终端(2)，用于接收并向控制计算中心(3)发送压电超声传感单元(1)的数据，以及接收控制计算中心(3)的数据进而控制压电超声传感单元(1)；

控制计算中心(3)，用于对接收到的压电超声传感单元(1)数据进行计算从而对管道进行监测；

所述二维柔性面阵压电超声传感器(11)与管道表面直接耦合，二维柔性面阵压电超声传感器(11)通过自适应柔性气囊预紧结构进行压紧，所述自适应柔性气囊预紧结构包括气囊和气囊充气孔(7)，气囊位于在所述二维柔性面阵压电超声传感器(11)外围，所述二维柔性面阵压电超声传感器(11)被气囊覆盖且与气囊紧密接触，气囊内部充有气体或液体；

所述二维柔性面阵压电超声传感器(11)包括柔性薄膜材料(5)、压电换能元件(6)和压电超声主机(8)，压电换能元件(6)直接嵌入在柔性薄膜材料(5)上，柔性薄膜材料(5)作为压电换能元件(6)的耦合剂，压电超声主机(8)分别与压电换能元件(6)和所述监测终端(2)连接；

所述控制计算中心(3)通过以下公式计算管道壁厚度：

其中，T表示管道三维成像的管道腐蚀壁厚，δ表示壁厚，s表示所述压电换能元件的位置矩阵，s_ij表示第i行第j列的压电换能元件，d表示两压电换能元件之间的距离，k表示温度补偿系数，λ表示壁厚修正系数。

2.基于权利要求1所述的基于二维柔性面阵压电超声的腐蚀监测系统，其特征在于，所述气囊为局部气囊(10)或全周向气囊(14)；若为局部气囊(10)，则所述自适应柔性气囊预紧结构还包括气囊扎带(13)，局部气囊(10)通过气囊扎带(13)固定在所述二维柔性面阵压电超声传感器(11)外围。

3.基于权利要求1所述的基于二维柔性面阵压电超声的腐蚀监测系统，其特征在于，所述压电超声传感单元(1)中，单个所述二维柔性面阵压电超声传感器(11)单次激发的所述压电换能元件(6)数量m的取值范围为16≤m≤256。

4.基于权利要求1所述的基于二维柔性面阵压电超声的腐蚀监测系统，其特征在于，所述监测终端(2)包括：

超声激发和接收单元，用于产生激发压电超声传感单元的脉冲信号和接收压电超声传感单元的返回信号；

数据存储单元，用于存储信号数据；

控制单元，用于控制超声激发和接收单元产生相位延迟的脉冲信号，进而控制二维柔性面阵压电超声传感器的压电换能元件的激发次序和时间；

无线连接单元，用于将数据发送给控制计算中心，且和控制计算中心建立交互控制连接。

5.基于权利要求1所述的基于二维柔性面阵压电超声的腐蚀监测系统，其特征在于，所述控制计算中心预设腐蚀计算算法和管道剩余寿命预警算法，且包括用户交互界面。

6.基于二维柔性面阵压电超声的腐蚀监测方法，其特征在于，包括：

监测终端(2)根据指令控制二维柔性面阵压电超声传感器的压电换能元件的激发次序和时间，得到不同聚焦和角度的超声波束；

二维柔性面阵压电超声传感器(11)根据激发次序和时间采集管道数据并传输至监测终端；

监测终端(2)将数据传输至控制计算中心(3)，采用算法对采集的数据进行计算，得到管道壁厚度，进而得到管壁内部成像分析，

其中，所述控制计算中心(3)计算管道壁厚度的具体算法为：

其中，T表示管道三维成像的管道腐蚀壁厚，δ表示壁厚，s表示所述压电换能元件的位置矩阵，s_ij表示第i行第j列的压电换能元件，d表示两压电换能元件之间的距离，k表示温度补偿系数，λ表示壁厚修正系数。

7.根据权利要求6所述的基于二维柔性面阵压电超声的腐蚀监测方法，其特征在于，还包括：

所述控制计算中心(3)接收到的数据计算腐蚀壁厚度后，与历史数据对比，得到管道内部的腐蚀状况和腐蚀速率，预测管道的剩余寿命。

8.根据权利要求6所述的基于二维柔性面阵压电超声的腐蚀监测方法，其特征在于，所述二维柔性面阵压电超声传感器(11)与管道表面直接耦合，二维柔性面阵压电超声传感器(11)通过自适应柔性气囊预紧结构进行压紧，所述自适应柔性气囊预紧结构包括气囊和气囊充气孔(7)，气囊位于所述二维柔性面阵压电超声传感器(11)外围，所述二维柔性面阵压电超声传感器(11)被气囊覆盖且与气囊紧密接触，气囊内部充有气体或液体；所述气囊内的气压或液体压力能够实时在线监测，当气体或液体压力小于K值时，对气囊实施再次或多次加压。

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