CN114354741B - 一种管道缺陷检测方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种管道缺陷检测方法及系统,包括步骤部署磁漏管道检测系统,使用磁漏管道检测系统检测管道,获得管道的感应电压,提取感应电压中的感应电压突变点,根据电压突变点筛选出缺陷曲线段,输出缺陷曲线段的信息。本发明实现了一种适应性强,可对缺陷进行分析,效率高且对被测物体无损的缺陷检测方法,能分辨出因为缺陷方向与磁化方向平行时导致的漏检。
Description
技术领域
本发明涉及管道检测技术领域,具体涉及一种管道缺陷检测方法及系统。
背景技术
常见的管道缺陷有腐蚀,包括内腐蚀、外腐蚀、应力腐蚀;制管缺陷,包括管体缺陷、焊接缺陷、折皱弯头、螺纹磨损、垫片损坏、设备故障、密封失效腐蚀,第三方破坏、误操作和天气及外力因素等。常用的管道检测诊断方法包括机械内检测,漏磁内检测,超声内检测,声发射技术内检测,光学成像内检测,电磁超声内检测以及涡流内检测等。不同方法有其局限性,如机械内检测精度不够而且存在有管道的接触,远远不能满足需求;电涡流检测由于其原理限制,检测的速度慢和相应的硬件系统也较为复杂;超声内检测存在传输介质和管道材料耦合问题,使其对传输介质敏感,由于超声波的传导必须依靠液体介质,且容易被蜡吸收,所以超声波检测器不适合在输气管线和含蛙很高的输油管线进行检测;漏磁内检测需要将管道磁化,实际局限了被探测管道的材料,而且对传输介质的磁学特性也有要求;光学成像内检测,在石油的浑浊液体中基本无法使用,而且也存在需要光源和硬件系统复杂的问题,电磁超声内检测虽然较好的解决了超声内检测对介质的敏感性问题,但是该方法要求离检测管道1mm范围内才有效,大大限制了其应用,而且由于该系统通过发射/接收超声波来检测管道损坏情况,使系统硬件和软件都比较复杂。
磁漏检测作为历史最长的管道检测技术,能检测出管道内、外腐蚀产生的体积型缺陷,对检测环境要求低,适用于气态和液态运输管道,应用广泛。磁漏检测技术通过电磁铁或永磁体把一段管道管壁磁化,磁体间带有一个探头能检测缺陷管道产生的磁漏,通过分析探头的数据能分析出管道的缺陷情况。
发明内容
本发明的目的在于提出一种管道缺陷检测方法,以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题,至少提供一种有益的选择或创造条件。
为实现上述技术目的,本发明技术方案如下:
一种管道缺陷检测方法,所述方法包括以下步骤:
步骤1,部署磁漏管道检测系统;
步骤2,使用磁漏管道检测系统检测管道,获得管道的感应电压;
步骤3,提取感应电压中的感应电压突变点,根据电压突变点筛选出缺陷曲线段;
步骤4,输出缺陷曲线段的信息。
进一步地,步骤1中,部署磁漏管道检测系统的子步骤为:
部署磁漏管道检测系统,系统包括2个磁场发射端和1个磁场接收端,磁场发射端是电磁线圈或者永磁体,磁场接收端是线圈式探头,磁漏管道检测系统包括驱动系统,使得磁漏管道检测系统沿管道的轴向或周向匀速移动,移动速度为v1,磁场接收端的采样间隔为t。
其中,管道为密闭的管道,是准备在海底连续地输送大量油气的管道,包括无缝钢管、直缝埋弧焊钢管、直缝高频电阻焊钢管、螺纹焊接钢管中任意一种。
其中,驱动系统包括牵引电机、电机控制器、机械传动装置、车轮。
进一步地,步骤2中,使用磁漏管道检测系统检测管道,获得管道的感应电压的子步骤为:
使用磁漏管道检测系统获取磁漏信号,获取磁漏信号的方式为匀速移动(速度一般为[0.05,0.5]m/s)磁漏管道检测系统,收集磁场接收端的电压信号,电压信号以固定间隔获取并记录作为感应电压;对感应电压进行降噪,降噪方法包括差动放大、数字滤波、谱分析或小波分析的一种或多种。
进一步地,步骤3中,提取感应电压中的感应电压突变点,根据电压突变点筛选出缺陷曲线段的子步骤为:
以一个采样区域采集到的所有感应电压构成电压序列IV,把电压序列IV与采样时间的关系绘制成感应电压波形图,使IVi为当前采样区域第i个元素,VL(IVi)为获取第i个元素的感应电压值,UP_MAX(IV)为获取当前电压序列的感应电压最大值,DW_MIN(IV)为获取当前电压序列的感应电压最小值,MEAN(IV)为获取当前电压序列的感应电压算术平均值,SDV(IV)为获取当前电压序列的感应电压标准差,t1为采样间隔,N为电压序列IV的各个元素对应的感应电压采样点数量,i∈[1,N];
其中,感应电压波形图是以时间作为横轴,感应电压作为纵轴的曲线图;
其中,采样区域为一截完整管道或者一截完整管道的一段;
步骤3.1,如果电压序列IV中感应电压的最大值或最小值符合第一条件,或者电压序列IV的所有感应电压值都满足:
abs(VL(IVi))<abs(UP_MAX(IV))+abs(DW_MIN(IV))/2,标记本采样区域没有缺陷,否则跳转步骤3.1;其中,abs()为取绝对值操作;
其中,第一条件为感应电压值的绝对值小于第一阈值;第一阈值为磁场接收端量程的一半,即磁场接收端在正电压或负电压端量程的一半,或者,第一阈值为MEAN(IV)+SDV(IV);
初始化正电压突变集合SETB、负电压突变集合SETA、缺陷集合FL均为空集合;
步骤3,2,遍历电压序列IV,筛选出感应电压值符合条件1:
VL(IVi)>(abs(UP_MAX(IV))+abs(DW_MIN(IV)))/2的点,筛选出电压序列IV中符合条件1的连续的点作为曲线段,把所得的多个曲线段放入集合SETB;
遍历电压序列IV,筛选出感应电压值符合条件2:
VL(IVi)<-(abs(UP_MAX(IV))+abs(DW_MIN(IV)))/3的点,筛选出电压序列IV中符合条件2的连续的点作为曲线段,把所得的曲线段放入SETA,i∈[1,N];SETA中曲线段的数量为X,SETB中曲线段的数量为M,j∈[1,M],SETBj指集合SETB中第j个曲线段;其中,点的意义为电压值在感应电压波形图中的曲线上对应位置的点,即对应于电压序列IV中符合条件的感应电压值;连续的点的意义为一个或多个点在感应电压波形图中的曲线上位置互相连续的点,即电压序列IV中相邻的感应电压值;初始化变量j的值为1;
步骤3.3,获取集合SETA中各个曲线段的最大点中与点PEAK(SETBj)距离最小的最大点记为感应电压点OP,取点OP所在的SETA中的曲线段记为SETAk,k∈[1,X];距离最小指在感应电压波形图中的两点之间欧氏距离最小,曲线段的最大点指曲线段的各点中感应电压的最大值所对应的点;跳转步骤3.4;
或者,步骤3.3为,获取集合SETA中各个曲线段中与SETBj的余弦相似度的值最大的曲线段,取该曲线段上的各点中感应电压的最大值所对应的点记为感应电压点OP,取点OP所在的SETA中的曲线段记为SETAk;跳转步骤3.4;
(该方案可以定位历史数据中相似的波段数据,提高感应电压峰值的准确性)。
步骤3.4,如果VOL(PEAK(SETBj))-SDV(IV)>VOL(OFFPEAK(SETAk))×δj和/或VOL(OFFPEAK(SETAk))>sqrt(SDV(IV)×MEAN(IV)×VOL(OFFPEAK(SETAk))),跳转步骤3.5,否则跳转步骤3.6;OFFPEAK(SETAk)为取曲线段SETAk上感应电压最小值的点,PEAK(SETBj)为取曲线段SETBj中感应电压的最大值的点,VOL()为取点的感应电压值,如果感应电压值为负值则取绝对值;sqrt()为开根号函数;
式中,δj为电平缺陷系数,GAP(SETBj,SETAk)为获取曲线段SETBj和SETAk之间的时间跨度,具体为,如果一个曲线段中感应电压的数量大于1,则如果曲线段位于正电压范围内则取曲线段内感应电压的最大值的时刻作为基准点,如果曲线段位于负电压范围内则取曲线段内感应电压的最小值的时刻作为基准点,如果曲线段内只包括一个感应电压则取此感应电压的时刻作为基准点,以曲线段SETBj的基准点和SETAk的基准点之间的时间差作为这两个曲线段之间的时间跨度;CRS(SETBx)为获取曲线段SETBx中感应电压值的数量与采样间隔t的乘积,或者获取线段SETBx中感应电压值的数量与t2的乘积,如果SETBx为一个点则CRS(SETBx)为0,abs()为取绝对值操作,log()为对数函数,t2为SETB中距离最短的两个曲线段的最大点之间的时间间隔;
步骤3.5,连接点PEAK(SETBj)和点OFFPEAK(SETAk)为第一线段,如果在感应电压波形图中的以点PEAK(SETBj)为圆心、第一线段的中点PD为半径的圆形范围内不存在集合SETA中任意曲线段,则标记曲线段SETBj为弱信号曲线段;
如果在感应电压波形图中的以点PEAK(SETBj)为圆心、第一线段为半径的圆形范围内不存在集合SETA中任意曲线段,则标记曲线段SETBj为缺陷曲线段;
或者,从OFFPEAK(SETAk)所在时刻到点PEAK(SETBj)所在时刻的方向为第一方向,从点PEAK(SETBj)所在时刻开始在第一方向上搜索感应电压波形图中的2×CRS(SETBj) 距离内,如果不存在集合SETA中的任意曲线段,则标记曲线段SETBj为弱信号曲线段;
从点PEAK(SETBj)所在时刻开始在第一方向的相反方向上搜索感应电压波形图中的2×CRS(SETBj) 距离内,如果存在集合SETA中的任意曲线段,则标记曲线段SETBj为缺陷曲线段;
由于缺陷方向与磁化方向平行时信号可能不强,特征性不强,因此要分方向单独分开检测。
如果SETBj为缺陷曲线段,记点PEAK(SETBj)为缺陷点,把点PEAK(SETBj)和感应电压点OP对应的曲线段SETAk 作为一个端点对加入缺陷集合FL;
如果j小于M,则使j的值增加1并跳转步骤3.3,否则跳转步骤3.6;
步骤3.6,输出缺陷曲线段和弱信号曲线段。
该弱信号曲线段表示管道此处区域内可能存在缺陷的概率较大,有待进一步人工或者其他手段识别,而缺陷曲线段则表示管道管道此处区域内确定存在缺陷。
进一步地,步骤4中,输出缺陷曲线段的信息的子步骤为:根据管道缺陷的位置输出警报信息,警报信息至少包括弱信号曲线段和/或缺陷曲线段在管道上对应的位置;还包括以下子步骤:
遍历缺陷集合FL,记缺陷集合FL中各个端点对里各个缺陷点对应的感应电压是正感应电压的数量为Z1,记缺陷集合FL中各个端点对里各个缺陷点对应的感应电压是负感应电压的数量为Z2,当Z1≥Z2时,则管道缺陷在磁漏管道检测系统的同侧,否则管道的缺陷在磁漏管道检测系统的另一侧;
对于标记为弱信号曲线段的曲线段,改变磁场发射端方向以改变磁场方向,重新进行检测,检测曲线段大小设置为不小于2倍被标记为弱信号曲线段的大小。
与现有技术相比,本发明具有以下有益的技术效果:
实现了一种适应性、可对缺陷进行分析,效率高且对被测管道的无损的缺陷检测方法,能分辨出因为缺陷方向与磁化方向平行时导致的漏检,并智能的提高了缺陷识别的准确率,通过感应电压值的电平缺陷系数修正,能够极大的减小了由于检测设备本身或者管道形状、覆盖物导致的识别精度下降的问题。
附图说明
图1为本发明提供的一种管道缺陷检测方法的流程图;
图2为本发明一个实施例的一种管道缺陷检测系统结构示意框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清晰,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详尽说明。此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
同样应理解,以下实施例只用于对本发明进行进一步说明,不能理解为对本发明保护范围的限制,本领域的技术人员根据本发明上述内容做出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围内的一个示例,即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择,而并非要限定于下文示例的具体数值。
以下示例性地说明本发明提供的一种管道缺陷检测方法。
如图1所示为一种管道缺陷检测方法的流程图,下面结合图1来阐述根据本发明的实施方式的一种管道缺陷检测方法,所述方法包括以下步骤:
步骤1,部署磁漏管道检测系统;
步骤2,使用磁漏管道检测系统检测管道,获得管道的感应电压;
步骤3,提取感应电压中的感应电压突变点,根据电压突变点筛选出缺陷曲线段;
步骤4,输出缺陷曲线段的信息。
进一步地,步骤1中,部署磁漏管道检测系统的子步骤为:
部署磁漏管道检测系统,系统包括2个磁场发射端和1个磁场接收端,磁场发射端是电磁线圈或者永磁体,磁场接收端是线圈式探头,磁漏管道检测系统还包括驱动系统,使得磁漏管道检测系统沿管道的轴向或周向匀速移动,移动速度为v1,磁场接收端的采样间隔为t。
进一步地,步骤2中,使用磁漏管道检测系统检测管道,获得管道的感应电压的子步骤为:
使用磁漏管道检测系统获取磁漏信号,获取磁漏信号的方式为匀速移动磁漏管道检测系统,收集磁场接收端的电压信号,电压信号以固定间隔获取并记录作为感应电压;对感应电压进行降噪,降噪方法包括差动放大、数字滤波、谱分析或小波分析的一种或多种。
进一步地,步骤3中,提取感应电压中的感应电压突变点,根据电压突变点筛选出缺陷曲线段的子步骤为:
以一个采样区域采集到的所有感应电压构成电压序列IV,把电压序列IV与采样时间的关系绘制成感应电压波形图,使IVi为当前采样区域第i个元素,VL(IVi)为获取第i个元素的感应电压值,UP_MAX(IV)为获取当前电压序列的感应电压最大值,DW_MIN(IV)为获取当前电压序列的感应电压最小值,MEAN(IV)为获取当前电压序列的感应电压算术平均值,SDV(IV)为获取当前电压序列的感应电压标准差,t1为采样间隔,N为电压序列IV的各个元素对应的感应电压采样点数量,i∈[1,N];
t1取值范围[20ms,200ms];
其中,感应电压波形图是以时间作为横轴,感应电压作为纵轴的曲线图;
其中,采样区域为一截完整管道或者一截完整管道的一段;
步骤3.1,如果电压序列IV中感应电压的最大值或最小值符合第一条件,或者电压序列IV的所有感应电压值都满足:
abs(VL(IVi))<abs(UP_MAX(IV))+abs(DW_MIN(IV))/2,标记本采样区域没有缺陷,否则跳转步骤3.1;其中,abs()为取绝对值操作;
其中,第一条件为感应电压值的绝对值小于第一阈值;第一阈值为磁场接收端量程的一半,即磁场接收端在正电压或负电压端量程的一半,或者,第一阈值为MEAN(IV)+SDV(IV);
初始化正电压突变集合SETB、负电压突变集合SETA、缺陷集合FL均为空集合;
步骤3,2,遍历电压序列IV,筛选出感应电压值符合条件1:
VL(IVi)>(abs(UP_MAX(IV))+abs(DW_MIN(IV)))/2的点,筛选出电压序列IV中符合条件1的连续的点作为曲线段,把所得的多个曲线段放入集合SETB;
遍历电压序列IV,筛选出感应电压值符合条件2:
VL(IVi)<-(abs(UP_MAX(IV))+abs(DW_MIN(IV)))/3的点,筛选出电压序列IV中符合条件2的连续的点作为曲线段,把所得的曲线段放入SETA,i∈[1,N];SETA中曲线段的数量为X,SETB中曲线段的数量为M,j∈[1,M],SETBj指集合SETB中第j个曲线段;其中,点的意义为电压值在感应电压波形图中的曲线上对应位置的点,即对应于电压序列IV中符合条件的感应电压值;连续的点的意义为一个或多个点在感应电压波形图中的曲线上位置互相连续的点,即电压序列IV中相邻的感应电压值;初始化变量j的值为1;
步骤3.3,获取集合SETA中各个曲线段的最大点中与点PEAK(SETBj)距离最小的最大点记为感应电压点OP,取点OP所在的SETA中的曲线段记为SETAk,k∈[1,X];距离最小指在感应电压波形图中的两点之间欧氏距离最小,曲线段的最大点指曲线段的各点中感应电压的最大值所对应的点;跳转步骤3.4;
或者,步骤3.3为,获取集合SETA中各个曲线段中与SETBj的余弦相似度的值最大的曲线段,取该曲线段上的各点中感应电压的最大值所对应的点记为感应电压点OP,取点OP所在的SETA中的曲线段记为SETAk;跳转步骤3.4;
(该方案可以定位历史数据中相似的波段数据,提高感应电压峰值的准确性)。
步骤3.4,如果VOL(PEAK(SETBj))-SDV(IV)>VOL(OFFPEAK(SETAk))×δj和/或VOL(OFFPEAK(SETAk))>sqrt(SDV(IV)×MEAN(IV)×VOL(OFFPEAK(SETAk))),跳转步骤3.5,否则跳转步骤3.6;OFFPEAK(SETAk)为取曲线段SETAk上感应电压最小值的点,PEAK(SETBj)为取曲线段SETBj中感应电压的最大值的点,VOL()为取点的感应电压值,如果感应电压值为负值则取绝对值;sqrt()为开根号函数;
式中,δj为电平缺陷系数,GAP(SETBj,SETAk)为获取曲线段SETBj和SETAk之间的时间跨度,具体为,如果一个曲线段中感应电压的数量大于1,则如果曲线段位于正电压范围内则取曲线段内感应电压的最大值的时刻作为基准点,如果曲线段位于负电压范围内则取曲线段内感应电压的最小值的时刻作为基准点,如果曲线段内只包括一个感应电压则取此感应电压的时刻作为基准点,以曲线段SETBj的基准点和SETAk的基准点之间的时间差作为这两个曲线段之间的时间跨度;CRS(SETBx)为获取曲线段SETBx中感应电压值的数量与采样间隔t的乘积,或者获取线段SETBx中感应电压值的数量与t2的乘积,如果SETBx为一个点则CRS(SETBx)为0,abs()为取绝对值操作,log()为对数函数,t2为SETB中距离最短的两个曲线段的最大点之间的时间间隔;
步骤3.5,连接点PEAK(SETBj)和点OFFPEAK(SETAk)为第一线段,如果在感应电压波形图中的以点PEAK(SETBj)为圆心、第一线段的中点PD为半径的圆形范围内不存在集合SETA中任意曲线段,则标记曲线段SETBj为弱信号曲线段;
如果在感应电压波形图中的以点PEAK(SETBj)为圆心、第一线段为半径的圆形范围内不存在集合SETA中任意曲线段,则标记曲线段SETBj为缺陷曲线段;
或者,从OFFPEAK(SETAk)所在时刻到点PEAK(SETBj)所在时刻的方向为第一方向,从点PEAK(SETBj)所在时刻开始在第一方向上搜索感应电压波形图中的2×CRS(SETBj) 距离内,如果不存在集合SETA中的任意曲线段,则标记曲线段SETBj为弱信号曲线段;
从点PEAK(SETBj)所在时刻开始在第一方向的相反方向上搜索感应电压波形图中的2×CRS(SETBj) 距离内,如果存在集合SETA中的任意曲线段,则标记曲线段SETBj为缺陷曲线段;
如果SETBj为缺陷曲线段,记点PEAK(SETBj)为缺陷点,把点PEAK(SETBj)和感应电压点OP对应的曲线段SETAk 作为一个端点对加入缺陷集合FL;
如果j小于M,则使j的值增加1并跳转步骤3.3,否则跳转步骤3.6;
步骤3.6,输出缺陷曲线段和弱信号曲线段。
进一步地,步骤4中,输出缺陷曲线段的信息的子步骤为:根据管道缺陷的位置输出警报信息;还包括:
遍历缺陷集合FL,记缺陷集合FL中各个端点对里各个缺陷点对应的感应电压是正感应电压的数量为Z1,记缺陷集合FL中各个端点对里各个缺陷点对应的感应电压是负感应电压的数量为Z2,当Z1≥Z2时,则管道缺陷在磁漏管道检测系统的同侧,否则管道的缺陷在磁漏管道检测系统的另一侧;
或者,遍历缺陷集合FL,如果缺陷集合FL中一个缺陷区域FLy的端点对中正感应电压所在区域里,感应电压最大值大于负电压所在区域的感应电压最小值的绝对值则管道缺陷在磁漏管道检测系统的同侧否则管道的缺陷在磁漏管道检测系统的另一侧;
对于标记为弱信号曲线段的曲线段,改变磁场发射端方向以改变磁场方向,重新进行检测,检测曲线段大小设置为不小于2倍被标记为弱信号曲线段的大小。
如图2所示是本发明一个实施例的一种管道缺陷检测系统结构示意框图。
一种管道缺陷检测系统,所述系统包括:
磁漏管道检测系统,用于对管道进行漏磁检测,获得感应电压值;
数据处理模块:用于处理磁漏管道检测系统的感应电压值,输出管道缺陷的位置,执行所述一种管道缺陷检测方法;
缺陷输出模块:根据管道缺陷的位置输出警报。
所述基于一种管道缺陷检测系统可以运行于桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备中。所述一种管道缺陷检测系统,可运行的系统可包括,但不仅限于,处理器、存储器。本领域技术人员可以理解,所述例子仅仅是一种管道缺陷检测系统的示例,并不构成对一种管道缺陷检测系统的限定,可以包括比例子更多或更少的部件,或者组合某些部件,或者不同的部件,例如所述一种管道缺陷检测系统还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit,CPU),还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等,所述处理器是所述一种管道缺陷检测系统运行系统的控制中心,利用各种接口和线路连接整个一种管道缺陷检测系统可运行系统的各个部分。
所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块,所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块,以及调用存储在存储器内的数据,实现所述一种管道缺陷检测系统的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区,其中,存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等;存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)。此外,存储器可以包括高速随机存取存储器,还可以包括非易失性存储器,例如硬盘、内存、插接式硬盘,智能存储卡(Smart Media Card,SMC),安全数字(Secure Digital,SD)卡,闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
尽管本发明的描述已经相当详尽且特别对几个所述实施例进行了描述,但其并非旨在局限于任何这些细节或实施例或任何特殊实施例,从而有效地涵盖本发明的预定范围。此外,上文以发明人可预见的实施例对本发明进行描述,其目的是为了提供有用的描述,而那些目前尚未预见的对本发明的非实质性改动仍可代表本发明的等效改动。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
Claims (7)
1.一种管道缺陷检测方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
步骤1,部署磁漏管道检测系统;
步骤2,使用磁漏管道检测系统检测管道,获得管道的感应电压;
步骤3,提取感应电压中的感应电压突变点,根据电压突变点筛选出缺陷曲线段;
步骤4,输出缺陷曲线段的信息;
其中,在步骤3中,提取感应电压中的感应电压突变点,根据电压突变点筛选出缺陷曲线段的子步骤为:
由一个采样区域的所有感应电压构成电压序列IV,把电压序列IV与采样时间的关系绘制成感应电压波形图,使IVi为当前采样区域第i个元素,VL(IVi)为获取第i个元素的感应电压值,UP_MAX(IV)为获取当前电压序列的感应电压最大值,DW_MIN(IV)为获取当前电压序列的感应电压最小值,MEAN(IV)为获取当前电压序列的感应电压算术平均值,SDV(IV)为获取当前电压序列的感应电压标准差,t1为采样间隔,N为电压序列IV的各个元素对应的感应电压采样点数量,i∈[1,N];
所述采样区域为一截完整管道或者一截完整管道的一段;
步骤3.1,如果电压序列IV中感应电压的最大值或最小值符合第一条件,或者电压序列IV的所有感应电压值都满足:
abs(VL(IVi))<abs(UP_MAX(IV))+abs(DW_MIN(IV))/2,标记本采样区域没有缺陷,否则跳转步骤3.1;其中,abs()为取绝对值操作;
其中,第一条件为感应电压值的绝对值小于MEAN(IV)+SDV(IV);
初始化正电压突变集合SETB、负电压突变集合SETA、缺陷集合FL均为空集合;
步骤3,2,遍历电压序列IV,筛选出感应电压值符合条件1:
VL(IVi)>(abs(UP_MAX(IV))+abs(DW_MIN(IV)))/2的点,筛选出电压序列IV中符合条件1的连续的点作为曲线段,把所得的多个曲线段放入集合SETB;
遍历电压序列IV,筛选出感应电压值符合条件2:
VL(IVi)<-(abs(UP_MAX(IV))+abs(DW_MIN(IV)))/3的点,筛选出电压序列IV中符合条件2的连续的点作为曲线段,把所得的曲线段放入SETA,i∈[1,N];SETA中曲线段的数量为X,SETB中曲线段的数量为M,j∈[1,M],SETBj指集合SETB中第j个曲线段;其中,点的意义为电压值在感应电压波形图中的曲线上对应位置的点;连续的点的意义为一个或多个点在感应电压波形图中的曲线上位置互相连续的点;初始化变量j的值为1;
步骤3.3,获取集合SETA中各个曲线段的最大点中与点PEAK(SETBj)距离最小的最大点记为感应电压点OP,取点OP所在的SETA中的曲线段记为SETAk;曲线段的最大点指曲线段上感应电压的最大值所对应的点;跳转步骤3.4;
步骤3.4,如果VOL(PEAK(SETBj))-SDV(IV)>VOL(OFFPEAK(SETAk))×δj和/或VOL(OFFPEAK(SETAk))>sqrt(SDV(IV)×MEAN(IV)×VOL(OFFPEAK(SETAk))),跳转步骤3.5,否则跳转步骤3.6;OFFPEAK(SETAk)为取曲线段SETAk上感应电压最小值的点,PEAK(SETBj)为取曲线段SETBj中感应电压的最大值的点,VOL()为取点的感应电压值,如果感应电压值为负值则取绝对值;sqrt()为开根号函数;
式中,δj为电平缺陷系数,GAP(SETBj,SETAk)为获取曲线段SETBj和SETAk之间的时间跨度;CRS(SETBx)为获取曲线段SETBx中感应电压值的数量与采样间隔t的乘积,或者获取线段SETBx中感应电压值的数量与t2的乘积,如果SETBx为一个点则CRS(SETBx)为0,abs()为取绝对值操作,log()为对数函数,t2为SETB中距离最短的两个曲线段的最大点之间的时间间隔;
步骤3.5,连接点PEAK(SETBj)和点OFFPEAK(SETAk)为第一线段,如果在感应电压波形图中的以点PEAK(SETBj)为圆心、第一线段的中点PD为半径的圆形范围内不存在集合SETA中任意曲线段,则标记曲线段SETBj为弱信号曲线段;
如果在感应电压波形图中的以点PEAK(SETBj)为圆心、第一线段为半径的圆形范围内不存在集合SETA中任意曲线段,则标记曲线段SETBj为缺陷曲线段;
如果SETBj为缺陷曲线段,记点PEAK(SETBj)为缺陷点,把点PEAK(SETBj)和感应电压点OP对应的曲线段SETAk 作为一个端点对加入缺陷集合FL;
如果j小于M,则使j的值增加1并跳转步骤3.3,否则跳转步骤3.6;
步骤3.6,输出缺陷曲线段和弱信号曲线段。
2.根据权利要求1所述的一种管道缺陷检测方法,其特征在于,步骤1中,部署磁漏管道检测系统的子步骤为:
部署磁漏管道检测系统,所述系统包括2个磁场发射端和1个磁场接收端,磁场发射端是电磁线圈或者永磁体,磁场接收端是线圈式探头,磁漏管道检测系统还包括驱动系统,使得磁漏管道检测系统沿管道的轴向或周向匀速移动,移动速度为v1,磁场接收端的采样间隔为t。
3.根据权利要求1所述的一种管道缺陷检测方法,其特征在于,步骤2中,使用磁漏管道检测系统检测管道,获得管道的感应电压的子步骤为:
使用磁漏管道检测系统获取磁漏信号,获取磁漏信号的方式为匀速移动磁漏管道检测系统,收集磁场接收端的电压信号,电压信号以固定间隔获取并记录作为感应电压;对感应电压进行降噪,降噪方法包括差动放大、数字滤波、谱分析或小波分析中的一种。
4.根据权利要求3所述的一种管道缺陷检测方法,其特征在于,步骤3.3为:获取集合SETA中各个曲线段中与SETBj的余弦相似度的值最大的曲线段,取该曲线段上的各点中感应电压的最大值所对应的点记为感应电压点OP,取点OP所在的SETA中的曲线段记为SETAk。
5.根据权利要求3所述的一种管道缺陷检测方法,其特征在于,步骤3.4,所述时间跨度为:如果一个曲线段中感应电压的数量大于1,则如果曲线段位于正电压范围内则取曲线段内感应电压的最大值的时刻作为基准点,如果曲线段位于负电压范围内则取曲线段内感应电压的最小值的时刻作为基准点,如果曲线段内只包括一个感应电压则取此感应电压的时刻作为基准点,以曲线段SETBj的基准点和SETAk的基准点之间的时间差作为这两个曲线段之间的时间跨度。
6.根据权利要求3所述的一种管道缺陷检测方法,其特征在于,步骤3.5为:从OFFPEAK(SETAk)所在时刻到点PEAK(SETBj)所在时刻的方向为第一方向,从点PEAK(SETBj)所在时刻开始在第一方向上搜索感应电压波形图中的2×CRS(SETBj) 距离内,如果不存在集合SETA中的任意曲线段,则标记曲线段SETBj为弱信号曲线段;
从点PEAK(SETBj)所在时刻开始在第一方向的相反方向上搜索感应电压波形图中的2×CRS(SETBj) 距离内,如果存在集合SETA中的任意曲线段,则标记曲线段SETBj为缺陷曲线段。
7.根据权利要求1所述的一种管道缺陷检测方法,其特征在于,步骤4中,输出缺陷曲线段的信息的子步骤为:
遍历缺陷集合FL,记缺陷集合FL中各个端点对里各个缺陷点对应的感应电压是正感应电压的数量为Z1,记缺陷集合FL中各个端点对里各个缺陷点对应的感应电压是负感应电压的数量为Z2,当Z1≥Z2时,则管道缺陷在磁漏管道检测系统的同侧,否则管道的缺陷在磁漏管道检测系统的另一侧;
对于标记为弱信号曲线段的曲线段,改变磁场发射端方向以改变磁场方向,重新进行检测,检测曲线段大小设置为不小于2倍被标记为弱信号曲线段的大小。
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