CN115372458A - 用于动态检测裂纹的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种用于动态检测裂纹的装置及方法。该装置包括：探头，被配置成获取管道内表面的永磁扰动数据和动磁数据；控制器，与所述探头通信，被配置成：接收所述探头发送的永磁扰动数据和动磁数据；在所述永磁扰动数据和所述动磁数据满足裂纹缺陷信号特征的情况下，判定所述永磁扰动数据和所述动磁数据为裂纹处的数据；根据所述动磁数据确定所述裂纹的特征数据。本申请通过探头获取管道内表面的永磁扰动数据和动磁数据，能够在高速运动的情况下检测气体管道的裂纹缺陷，提高了动态检测裂纹的效率和稳定性。

Description

用于动态检测裂纹的装置及方法

技术领域

本申请涉及数据处理技术领域，具体地涉及一种用于动态检测裂纹的装置及方法。

背景技术

近年来，由管体及焊缝裂纹引发的管道失效事件屡有发生，随着国内大口径高钢级管道的增加，裂纹缺陷隐患越来越严重，对管道缺陷的检测主要依靠管道内检测，国内外主要采用三轴(超)高清漏磁、超声等原理的内检测技术，能够有效检测管道体积型缺陷(腐蚀、划伤等)及环焊缝未焊满、过度打磨、开口较大的未熔合与未焊透、较大尺寸的咬边等缺陷进行检测，该项检测技术较为成熟、可靠，国内外检测水平一致，大多数检测商都具备漏磁内检测能力，是当前管道内检测的主要手。然而，漏磁检测难以检测裂纹等平面型缺陷，超声检测不能用于气体管道，且气体管道存在压力大，内检测器运行速度快、运行不稳定的因素，更加增加了管道裂纹缺陷的检测难度。

发明内容

本申请实施例的目的是提供一种用于动态检测裂纹的装置及方法，用以解决现有技术中管道裂纹缺陷的检测难度较大的问题。

为了实现上述目的，本申请第一方面提供一种用于动态检测裂纹的装置，该装置包括：

探头，被配置成获取管道内表面的永磁扰动数据和动生涡流数据；

控制器，与探头通信，被配置成：

接收探头发送的永磁扰动数据和动磁数据；

在永磁扰动数据和动磁数据满足裂纹缺陷信号特征的情况下，判定永磁扰动数据和动磁数据为裂纹处的数据；

根据动磁数据确定裂纹的特征数据。

在本申请实施例中，探头包括：

传感模块，被配置成获取永磁扰动信号和动生涡流信号；

信号处理模块，与传感模块连接，被配置成对永磁扰动信号和所述涡流信号进行处理，以得到永磁扰动数据和动磁数据；

通信模块，与信号处理模块连接，被配置成将永磁扰动数据和动磁数据发送至控制器。

在本申请实施例中，传感模块包括：

永磁体，被配置成形成磁扰动环境和产生涡流信号；

磁扰动传感器，设置在永磁体第一侧，被配置成采集永磁扰动信号；

三轴霍尔传感器，设置在永磁体第二侧，被配置成采集动生涡流信号。

在本申请实施例中，信号处理模块包括：

放大器，与磁扰动传感器和三轴霍尔传感器连接，被配置成将磁扰动信号和动生涡流信号放大；

滤波器，与放大器连接，被配置成滤除放大后的磁扰动信号和动生涡流信号中的高频噪声；

模拟/数字信号转换器，与滤波器连接，被配置成将滤除噪声后的磁扰动信号和动生涡流信号由模拟信号转换成数字信号。

在本申请实施例中，控制器还被配置成：

在永磁扰动数据的X轴方向的波形呈现向上的单峰分布，Y轴方向的波形呈现先上后下的双峰分布，且动磁数据的X轴方向的波形呈现向下的单峰分布，Y轴方向的波形呈现先下后上的双峰分布的情况下，判定永磁扰动数据和动磁数据为裂纹处的数据。

在本申请实施例中，控制器还被配置成：

以预设时间间隔选取动磁数据中的数据点；

对于任意数据点，判断任意数据点是否为第一时间段内磁感应强度最大的点；

在任意数据点为第一时间段内磁感应强度最大的点的情况下，将数据点的对应的时间存入第一矩阵；

在数据点不是第一时间段内磁感应强度最大的点的情况下，判断第二时间段内的数据平均值减去第三时间段内的数据平均值是否满足预设值；

在第二时间段内的数据平均值减去所述第三时间段内的数据平均值满足预设值的情况下，将数据点存入第二矩阵；

选取第二矩阵中每组值中的第一个值，将第一个值存入第三矩阵；

将第一矩阵中的值与所述第三矩阵中的值相减，得到裂纹的特征数据。

本申请第二方面提供一种动态检测裂纹的方法，该方法应用于控制器，控制器与探头通信，该方法包括：

接收探头发送的永磁扰动数据和动磁数据；

在永磁扰动数据和动磁数据满足裂纹缺陷信号特征的情况下，判定永磁扰动数据和动磁数据为裂纹处的数据；

根据动磁数据确定裂纹的特征数据。

在本申请实施例中，在永磁扰动数据和动磁数据满足裂纹缺陷信号特征的情况下，判定永磁扰动数据和动磁数据为裂纹处的数据包括：

在永磁扰动数据的X轴方向的波形呈现向上的单峰分布，Y轴方向的波形呈现先上后下的双峰分布，且动磁数据的X轴方向的波形呈现向下的单峰分布，Y轴方向的波形呈现先下后上的双峰分布的情况下，判定永磁扰动数据和动磁数据为裂纹处的数据。

在本申请实施例中，根据动磁数据确定裂纹的特征数据包括：

以预设时间间隔选取动磁数据中的数据点；

对于任意数据点，判断任意数据点是否为第一时间段内磁感应强度最大的点；

在任意数据点为第一时间段内磁感应强度最大的点的情况下，将数据点的对应的时间存入第一矩阵；

在数据点不是第一时间段内磁感应强度最大的点的情况下，判断第二时间段内的数据平均值减去第三时间段内的数据平均值是否满足预设值；

在第二时间段内的数据平均值减去第三时间段内的数据平均值满足预设值的情况下，将数据点存入第二矩阵；

选取第二矩阵中每组值中的第一个值，将第一个值存入第三矩阵；

将第一矩阵中的值与第三矩阵中的值相减，得到裂纹的特征数据。

本申请第三方面提供一种获取数据的方法，应用于探头，探头与控制器通信，包括传感模块、信号处理模块和通信模块，信号处理模块与传感模块连接，通信模块与信号处理模块连接，该方法包括：

通过传感模块获取永磁扰动信号和动生涡流信号；

通过信号处理模块对永磁扰动信号和动生涡流信号进行处理，以得到永磁扰动数据和动磁数据；

通过通信模块将永磁扰动数据和动磁数据发送至控制器。

在本申请实施例中，传感模块包括永磁体、磁扰动传感器和三轴霍尔传感器，磁扰动传感器设置在永磁体的第一侧，所述三轴霍尔传感器设置在永磁体的第二侧，该方法包括：

通过永磁体形成磁扰动环境和产生涡流信号；

通过磁扰动传感器采集永磁扰动信号；

通过三轴霍尔传感器采集动生涡流信号。

在本申请实施例中，信号处理模块包括放大器、滤波器模拟/数字信号转换器，放大器与与磁扰动传感器和三轴霍尔传感器连接，滤波器与放大器连接，模拟/数字信号转换器与滤波器连接，该方法包括：

通过放大器将磁扰动信号和动生涡流信号放大；

通过滤波器将放大后的磁扰动信号和动生涡流信号中的高频噪声滤除；

通过模拟/数字信号转换器将滤除噪声后的磁扰动信号和动生涡流信号由模拟信号转换成数字信号。

通过上述技术方案，提供一种用于动态监测裂纹的装置，该装置包括探头与控制器，控制器与探头通信，通过探头可以获取管道内表面的永磁扰动数据和动磁数据，通过控制器接收探头发送的永磁扰动数据和动磁数据，在永磁扰动数据和动磁数据满足裂纹缺陷信号特征的情况下，判定永磁扰动数据和动磁数据为裂纹处的数据，根据动磁数据确定裂纹的特征数据。本申请通过探头获取管道内表面的永磁扰动数据和动磁数据，能够在高速运动的情况下检测气体管道的裂纹缺陷，提高了动态检测裂纹的效率和稳定性。

本申请实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本申请实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本申请实施例，但并不构成对本申请实施例的限制。在附图中：

图1示意性示出了根据本申请实施例的一种用于动态检测裂纹的装置图；

图2示意性示出了根据本申请实施例的一种探头的结构图；

图3示意性示出了根据本申请实施例的一种探头的内部详细组成图；

图4示意性示出了根据本申请实施例的一种探头的裂纹检测信号图；

图5示意性示出了根据本申请实施例的一种动态检测裂纹的方法流程图；

图6(a)示意性示出了根据本申请实施例的一种不同速度的X轴方向的裂纹检测信号图；

图6(b)示意性示出了根据本申请实施例的一种不同速度的Y轴方向的裂纹检测信号图；

图7(a)示意性示出了根据本申请实施例的一种不同宽度的X轴方向的裂纹检测信号图；

图7(b)示意性示出了根据本申请实施例的一种不同宽度的Y轴方向的裂纹检测信号图；

图8(a)示意性示出了根据本申请实施例的一种不同深度的X轴方向的裂纹检测信号图；

图8(b)示意性示出了根据本申请实施例的一种不同深度的Y轴方向的裂纹检测信号图；

图9示意性示出了根据本申请实施例的一种裂纹的特征数据提取的流程图；

图10示意性示出了根据本申请实施例的一种获取数据的方法流程图。

附图标记说明

110 传感模块 120 信号处理模块

130 通信模块 111 永磁体

112 磁扰动传感器 113 磁传感器

121 放大器 122 滤波器

123 模拟/数字转换器

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本申请实施例，并不用于限制本申请实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明，若本申请实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本申请实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。

图1示意性示出了根据本申请实施例的一种用于动态检测裂纹的装置图。如图1所示，本申请实施例提供一种用于动态检测裂纹的装置，该装置可以包括：

探头1，被配置成获取管道内表面的永磁扰动数据和动生涡流数据；

控制器2，与探头通信，被配置成：

接收探头发送的永磁扰动数据和动磁数据；

在永磁扰动数据和动磁数据满足裂纹缺陷信号特征的情况下，判定永磁扰动数据和动磁数据为裂纹处的数据；

根据动磁数据确定裂纹的特征数据。

现有技术中，对管道缺陷的检测主要依靠管道内检测，国内外主要采用三轴(超)高清漏磁、超声等原理的内检测技术，能够有效检测管道体积型缺陷(腐蚀、划伤等)及环焊缝未焊满、过度打磨、开口较大的未熔合与未焊透、较大尺寸的咬边等缺陷进行检测，该项检测技术较为成熟、可靠，国内外检测水平一致，大多数检测商都具备漏磁内检测能力，是当前管道内检测的主要手段。然而，漏磁检测难以检测裂纹等平面型缺陷，超声检测不能用于气体管道，且气体管道存在压力大，内检测器运行速度快、运行不稳定的因素，更加增加了管道裂纹缺陷的检测难度。因此，本申请实施例提出一种复合式动态裂纹检测探头及方法，可在高速运动状态下检测管道裂纹。

在本申请实施例中，探头1在检测过程中是移动的，探头1安装在一台内检测器上，内检测器从管道中走过，管道的管壁上存在裂纹，探头1从裂纹上方经过时，可以采集到裂纹的永磁扰动数据和动生涡流数据，以此来综合检测和量化裂纹缺陷。控制器2与探头1通信连接，控制器2可以接收探头1发送的永磁扰动数据和动生涡流数据。在控制器2接收到探头1发送的永磁扰动数据和动生涡流数据之后，首先判断接收到的永磁扰动数据和动生涡流数据是否满足裂纹缺陷信号特征，在永磁扰动数据和动生涡流数据满足裂纹缺陷信号特征的情况下，判定永磁扰动数据和动生涡流数据为裂纹处的数据。最后通过分析接收到的动生涡流数据确定裂纹的特征数据。

通过上述技术方案，提供一种用于动态监测裂纹的装置，该装置包括探头与控制器，控制器与探头通信，通过探头可以获取管道内表面的永磁扰动数据和动磁数据，通过控制器接收探头发送的永磁扰动数据和动磁数据，在永磁扰动数据和动磁数据满足裂纹缺陷信号特征的情况下，判定永磁扰动数据和动磁数据为裂纹处的数据，根据动磁数据确定裂纹的特征数据。本申请通过探头获取管道内表面的永磁扰动数据和动磁数据，能够在高速运动的情况下检测气体管道的裂纹缺陷，提高了动态检测裂纹的效率和稳定性。

图2示意性示出了根据本申请实施例的一种探头的结构图。如图2所示，在本申请实施例中，探头可以包括：

传感模块110，被配置成获取永磁扰动信号和动生涡流信号；

信号处理模块120，与传感模块110连接，被配置成对永磁扰动信号和动生涡流信号进行处理，以得到永磁扰动数据和动磁数据；

通信模块130，与信号处理模块120连接，被配置成将永磁扰动数据和动磁数据发送至控制器。

在本申请实施例中，探头由传感模块110、信号处理模块120和通信模块130组成。传感模块110位于探头的最右方，用于获取探头相对管道运动产生的永磁扰动信号和动生涡流信号，信号处理模块120位于探头的中部，与传感模块110连接，用于对永磁扰动信号和动生涡流信号进行处理，以得到永磁扰动数据和动磁数据。通信模块130与信号处理模块120连接，通信模块130位于探头的最左方，用于将永磁扰动数据和动磁数据发送至控制器。

图3示意性示出了根据本申请实施例的一种探头的内部详细组成图。如图2和图3所示，在本申请实施例中，传感模块120可以包括：

永磁体111，被配置成形成磁扰动环境和产生涡流信号；

磁扰动传感器112，设置在永磁体111第一侧，被配置成采集永磁扰动信号；

三轴霍尔传感器113，设置在永磁体111第二侧，被配置成采集动生涡流信号。

在本申请实施例中，假设第一侧是下方，第二侧是左方。传感模块120由永磁体111、磁扰动传感器112和三轴霍尔磁传感器113三个部分组成。永磁体111位于探头右上方位置，磁扰动传感器112位于永磁体111的下方，用于采集测量永磁体111相对管道运动产生的磁扰动信号变化。将永磁体111靠近管道表面时，会产生磁相互作用，形成磁扰动环境，管道内表面的裂纹缺陷作为扰动源，就会形成磁扰动并被观察到。三轴霍尔磁传感器113位于永磁体111的左方，永磁体111在检测过程中与管壁相对移动产生涡流信号，涡流信号在管道内表面的裂纹处会产生异常信号，三轴霍尔磁传感器113用于测量动生涡流在管道内壁裂纹处产生的异常信号即动生涡流信号。永磁体111的第一侧是磁扰动传感器112，第二侧是三轴霍尔磁传感器113。磁体111和磁扰动传感器112可以组成永磁体扰动检测模块，永磁体111和三轴霍尔磁传感器113可以组成动生涡流检测模块。永磁体扰动检测模块可以检测管道内壁裂纹缺陷的永磁扰动信号，动生涡流检测模块可以检测动生涡流在管道内壁裂纹处产生的异常信号。

在一个示例中，永磁体111和磁扰动传感器112可以组成永磁体扰动检测模块。永磁体111可以为一块长方体形状的磁铁，下方为并行排列4个磁扰动传感器112，用于测量管道内壁裂纹缺陷的永磁扰动信号，放置4个传感器可对信号进行差分放大，提高缺陷信号检测质量，当永磁体111靠近管壁时，会产生磁相互作用，当管壁上发生不连续突变时，所构建的磁相互作用场会有磁扰动产生并反馈到永磁体111，引起永磁体111内磁场变化，当无缺陷出现时，无磁扰动出现，当开始靠近缺陷时，磁扰动开始产生，并随着缺陷范围的增大而增大，当永磁体111处于缺陷正上方时，磁扰动最大，随着永磁体111扫查逐渐远离缺陷，磁扰动逐渐减小，直至消失，然后回到初始的无缺陷状态，通过磁扰动传感器112可检测缺陷引起的磁扰动变化。永磁体111和三轴霍尔磁传感器113可以组成动生涡流检测模块，用于测量动生涡流在管道内壁裂纹处产生的异常信号。

如图2和图3所示，在本申请实施例中，信号处理模块120可以包括：

放大器121，与磁扰动传感器112和三轴霍尔传感器113连接，被配置成将磁扰动信号和动生涡流信号放大；

滤波器122，与放大器连接121，被配置成滤除放大后的磁扰动信号和动生涡流信号中的高频噪声；

模拟/数字信号转换器123，与滤波器122连接，被配置成将滤除噪声后的磁扰动信号和动生涡流信号由模拟信号转换成数字信号。

在本申请实施例中，信号处理器120模块位于探头中部，分别连接传感模块110和通信模块130。信号处理模块120由放大器121、滤波器122和模拟/数字信号转换器123三部分组成，放大器121连接磁扰动传感器112和三轴霍尔磁传感器113，接受磁扰动传感器112检测到的磁扰动信号和三轴霍尔磁传感器113检测到的动生涡流信号，放大器121滤除电压信号中的杂波信号并将信号放大一定倍数，放大后的信号更利于后期信号的读取与处理。滤波器122连接放大器121，接收经放大器121放大后的检测信号，滤波器122为低通滤波器，设置在放大器121和模拟/数字信号转换器123之间，用于对放大后的检测信号进行滤波操作，滤除检测信号中的高频噪声，然后将消除了高频噪声的检测信号传输到模拟/数字信号转换器123中。模拟/数字信号转换器123连接滤波器122，接收经过滤波的检测信号，模拟/数字信号转换器123将去噪后的模拟信号转换为数字信号，并将转换后的数字信号作为结果输出。

图4示意性示出了根据本申请实施例的一种探头的裂纹检测信号图。如图4所示，在本申请实施例中，控制器还可以被配置成：

在永磁扰动数据的X轴方向的波形呈现向上的单峰分布，Y轴方向的波形呈现先上后下的双峰分布，且动磁数据的X轴方向的波形呈现向下的单峰分布，Y轴方向的波形呈现先下后上的双峰分布的情况下，判定永磁扰动数据和动磁数据为裂纹处的数据。

在本申请实施例中，当永磁体靠近管道时，会在管道内表面产生一个恒定的磁场b，当永磁体与管道表面发生相对运动时，根据法拉第电磁感应定律，试件表面即管道的管壁表面会产生动生涡流，表示为C1、C2，根据楞次定律，C1、C2方向相反，C1、C2会产生二次磁场b1、b2，其中b1方向与恒定磁场b方向相同，b2与恒定磁场b方向相反。同时管道会被恒定磁场b磁化，产生磁化场b3。b3的方向与恒定磁场b的方向相同，因此综合磁场B为B＝b+b1+b2+b3。当探头通过存在裂纹缺陷的管道表面时，综合磁场会发生变化，通过三轴霍尔磁传感器可检测经过裂纹缺陷时综合磁场产生的变化。在控制器接收到的永磁扰动数据的X轴方向的波形呈现向上的单峰分布，Y轴方向的波形呈现先上后下的双峰分布，且动磁数据的X轴方向的波形呈现向下的单峰分布，Y轴方向的波形呈现先下后上的双峰分布的情况下，控制器判定永磁扰动数据和动磁数据为裂纹处的数据。

在本申请实施例中，控制器还可以被配置成：

以预设时间间隔选取动磁数据中的数据点；

对于任意数据点，判断任意数据点是否为第一时间段内磁感应强度最大的点；

在任意数据点为第一时间段内磁感应强度最大的点的情况下，将数据点的对应的时间存入第一矩阵；

在数据点不是第一时间段内磁感应强度最大的点的情况下，判断第二时间段内的数据平均值减去第三时间段内的数据平均值是否满足预设值；

在第二时间段内的数据平均值减去第三时间段内的数据平均值满足预设值的情况下，将数据点存入第二矩阵；

选取第二矩阵中每组值中的第一个值，将第一个值存入第三矩阵；

将第一矩阵中的值与第三矩阵中的值相减，得到所述裂纹的特征数据。

在本申请实施例中，在控制器接收到探头发送的永磁扰动数据和动磁数据之后，对动磁数据中裂纹的特征数据即X轴数据中峰值到达时间进行提取。控制器首先从该段数据的第一个数据点开始，以预设时间间隔选取动磁数据中的数据点，其中，预设时间间隔可以根据实际情况设置。对于任意数据点，判断任意数据点是否为第一时间段内即该数据点前后500ms内，磁感应强度最大的点。在任意数据点为第一时间段内磁感应强度最大的点的情况下，将数据点的对应的时间存入第一矩阵即矩阵A。在该数据点不是第一时间段内磁感应强度最大的点的情况下，判断第二时间段内，即该数据点前10ms到该数据点后30ms时间段内的数据平均值减去第三时间段内，即该数据点前后各20ms时间段内的数据平均值是否满足预设值。在第二时间段内的数据平均值减去第三时间段内的数据平均值满足预设值的情况下，将数据点存入第二矩阵即矩阵B。其中，预设值为大于0.2小于0.3的值。选取第二矩阵中每组值中的第一个值，将第一个值存入第三矩阵即矩阵C。将第一矩阵中的值与第三矩阵中的值相减，可以得到所述裂纹的特征数据即峰值到达的时间。

图5示意性示出了根据本申请实施例的一种动态检测裂纹的方法流程图。如图5所示，本申请实施例提供一种动态检测裂纹的方法流程图，应用于控制器，该控制器与探头通信，该方法可以包括下列步骤：

步骤101，接收探头发送的永磁扰动数据和动磁数据；

步骤102，在永磁扰动数据和动磁数据满足裂纹缺陷信号特征的情况下，判定永磁扰动数据和动磁数据为裂纹处的数据；

步骤103，根据动磁数据确定裂纹的特征数据。

在本申请实施例中，探头在检测过程中是移动的，探头安装在一台内检测器上，内检测器从管道中走过，管道的管壁上存在裂纹，探头从裂纹上方经过时，可以采集到裂纹的永磁扰动数据和动生涡流数据，以此来综合检测和量化裂纹缺陷。控制器与探头通信连接，控制器可以接收探头发送的永磁扰动数据和动生涡流数据。在控制器接收到探头发送的永磁扰动数据和动生涡流数据之后，首先判断接收到的永磁扰动数据和动生涡流数据是否满足裂纹缺陷信号特征，在永磁扰动数据和动生涡流数据满足裂纹缺陷信号特征的情况下，判定永磁扰动数据和动生涡流数据为裂纹处的数据。最后通过分析接收到的动生涡流数据确定裂纹的特征数据。

如图4所示，在本申请实施例中，在永磁扰动数据和动磁数据满足裂纹缺陷信号特征的情况下，判定永磁扰动数据和动磁数据为裂纹处的数据可以包括：

在永磁扰动数据的X轴方向的波形呈现向上的单峰分布，Y轴方向的波形呈现先上后下的双峰分布，且动磁数据的X轴方向的波形呈现向下的单峰分布，Y轴方向的波形呈现先下后上的双峰分布的情况下，判定永磁扰动数据和所述动磁数据为裂纹处的数据。

在本申请实施例中，当永磁体靠近管道时，会在管道内表面产生一个恒定的磁场b，当永磁体与管道表面发生相对运动时，根据法拉第电磁感应定律，试件表面即管道的管壁表面会产生动生涡流，表示为C1、C2，根据楞次定律，C1、C2方向相反，C1、C2会产生二次磁场b1、b2，其中b1方向与恒定磁场b方向相同，b2与恒定磁场b方向相反。同时管道会被恒定磁场b磁化，产生磁化场b3。b3的方向与恒定磁场b的方向相同，因此综合磁场B为B＝b+b1+b2+b3。当探头通过存在裂纹缺陷的管道表面时，综合磁场会发生变化，通过三轴霍尔磁传感器可检测经过裂纹缺陷时综合磁场产生的变化。在控制器接收到的永磁扰动数据的X轴方向的波形呈现向上的单峰分布，Y轴方向的波形呈现先上后下的双峰分布，且动磁数据的X轴方向的波形呈现向下的单峰分布，Y轴方向的波形呈现先下后上的双峰分布的情况下，控制器判定永磁扰动数据和动磁数据为裂纹处的数据。根据复合式动态裂纹检测探头中两种传感器检测裂纹信号的特点，可确定裂纹缺陷信号特征。在一个示例中，对于永磁扰动传感器，X轴方向信号波形呈现向上的单峰分布，Y轴方向信号呈现先上后下的双峰分布；对于三轴霍尔磁传感器，X轴方向信号波形呈现向下的单峰分布，Y轴方向信号呈现先下后上的双峰分布。

图6(a)示意性示出了根据本申请实施例的一种不同速度的X轴方向的裂纹检测信号图；图6(b)示意性示出了根据本申请实施例的一种不同速度的Y轴方向的裂纹检测信号图；图7(a)示意性示出了根据本申请实施例的一种不同宽度的X轴方向的裂纹检测信号图；图7(b)示意性示出了根据本申请实施例的一种不同宽度的Y轴方向的裂纹检测信号图；图8(a)示意性示出了根据本申请实施例的一种不同深度的X轴方向的裂纹检测信号图；图8(b)示意性示出了根据本申请实施例的一种不同深度的Y轴方向的裂纹检测信号图。在本申请实施例中，利用探头经过裂纹时采集到的永磁扰动数据和动磁数据综合检测和量化裂纹缺陷。如图6(a)和6(b)所示，为传感器在1m/s，5m/s和10m/s不同速度下对宽度为1mm，深度为4mm的裂纹进行检测的信号，从图中可以看出，探头在不同速度下都对裂纹信号有很好的检测效果，当运动速度在1m/s-10m/s范围内变化时，探头的运动速度对X轴方向和Y轴方向的信号产生明显影响。也可看出，随着运动速度提高，x方向和y方向的磁感应强度越早发生变化，即越早感感受到裂纹，信号开始从基线值发生变化，显示出动生涡流的拖影效应对检测信号的影响，当运动速度在1m/s-10m/s范围内变化时，运动速度越快对裂纹的检测效果越好，复合式动态裂纹检测探头的这种特性与现有管道漏磁内检测探头相比具有明显优势，可在高速运动情况下检测裂纹信号。

如图7(a)和7(b)所示，当复合式动态裂纹检测探头运动速度为5m/s时，对裂纹深度20％管道壁厚，宽度分别为0.1mm、0.4mm、和0.9mm的裂纹缺陷检测信号，可以看出裂纹宽度对x和y方向磁感应强度的幅值变化产生影响，为研究裂纹宽度对磁感应强度幅值的影响程度，特定义ΔBx和ΔBy，其中ΔBx为信号谷值与基线值的差值，ΔBy为信号正峰值与负峰值的差值，从图中可以看出为ΔBx和ΔBy都与裂纹宽度之间存在线性关系。此外，裂纹宽度与X轴方向信号谷值到达时间呈现线性关系。

如图8(a)和8(b)所示，当复合式动态裂纹检测探头运动速度为5m/s时，对裂纹宽度为0.5mm，深度为20％管道壁厚，30％管道壁厚，50％管道壁厚的裂纹缺陷检测信号，可以看出裂纹深度对x和y方向磁感应强度的幅值变化产生明显影响，但对峰值到达时间几乎不产生影响，特定义ΔBx和ΔBy，其中ΔBx为信号谷值与基线值的差值，ΔBy为信号正峰值与负峰值的差值，从图中可以看出为ΔBx和ΔBy都与裂纹深度之间存在线性关系。

在本申请实施例中，管壁裂纹宽度对磁感应强度信号幅值和峰值到达之间产生影响，而管道壁裂纹深度对磁感应强度信号幅值产生影响。因此，在本申请实施例中采用峰值到达时间表征裂纹的宽度，采用信号的幅度表征裂纹的深度。

图9示意性示出了根据本申请实施例的确定裂纹的特征数据的流程图。如图9所示，在本申请实施例中，根据动磁数据确定裂纹的特征数据可以包括：

步骤201，以预设时间间隔选取动磁数据中的数据点；

步骤202，对于任意数据点，判断任意数据点是否为第一时间段内磁感应强度最大的点；

步骤203，在任意数据点为第一时间段内磁感应强度最大的点的情况下，将数据点的对应的时间存入第一矩阵；

步骤204，在数据点不是第一时间段内磁感应强度最大的点的情况下，判断第二时间段内的数据平均值减去第三时间段内的数据平均值是否满足预设值；

步骤205，在第二时间段内的数据平均值减去第三时间段内的数据平均值满足预设值的情况下，将数据点存入第二矩阵；

步骤206，选取第二矩阵中每组值中的第一个值，将第一个值存入第三矩阵；

步骤207，将第一矩阵中的值与所述第三矩阵中的值相减，得到裂纹的特征数据。

在本申请实施例中，在控制器接收到探头发送的永磁扰动数据和动磁数据之后，对动磁数据中裂纹的特征数据即X轴数据中峰值到达时间进行提取。控制器首先从该段数据的第一个数据点开始，以预设时间间隔选取动磁数据中的数据点，其中，预设时间间隔可以根据实际情况设置。对于任意数据点，判断任意数据点是否为第一时间段内即该数据点前后500ms内，磁感应强度最大的点。在任意数据点为第一时间段内磁感应强度最大的点的情况下，将数据点的对应的时间存入第一矩阵。在该数据点不是第一时间段内磁感应强度最大的点的情况下，判断第二时间段内，即该数据点前10ms到该数据点后30ms时间段内的数据平均值减去第三时间段内，即该数据点前后各20ms时间段内的数据平均值是否满足预设值。在第二时间段内的数据平均值减去第三时间段内的数据平均值满足预设值的情况下，将数据点存入第二矩阵。其中，预设值为大于0.2小于0.3的值。选取第二矩阵中每组值中的第一个值，将第一个值存入第三矩阵。将第一矩阵中的值与第三矩阵中的值相减，可以得到所述裂纹的特征数据即峰值到达的时间。

在一个示例中，控制器查找波峰到达的时间点。控制器首先判断第一个数据点是否为前后500ms内的最大点，如果是则认为该点是波峰位置，记录下该数据点对应的时间存入矩阵A。如果不是，再一次判断该点前10ms到该点后30ms时间段内的数据平均值减去该点前后各20ms时间段内的数据平均值是否大于0.2小于0.3。如果是，则认为该点处于从平稳到向上波动的状态，将该数据点对应的时间存入矩阵B。依次以1ms的时间间隔查找一段动磁数据中的数据点，将数据点分别存入矩阵A和矩阵B。在矩阵B中有若干组数据值，找出每一组中的第一个值，认为是该段数据进入裂纹区域导致数据出现波峰的起点位置，将其存入矩阵C。最后用矩阵A减去矩阵C就是从正常状态到达波峰位置的时间差。因为一段数据可能存在多个波峰，波峰数量与裂纹数量相等，因此用矩阵存储。

图10示意性示出了根据本申请实施例的一种获取数据的方法流程图。如图10所示，本申请实施例提供一种获取数据的方法，该方法应用于探头，探头与控制器通信，包括传感模块、信号处理模块和通信模块，信号处理模块与传感模块连接，通信模块与信号处理模块连接，该方法可以包括：

步骤301，通过传感模块获取永磁扰动信号和动生涡流信号；

步骤302，通过信号处理模块对永磁扰动信号和动生涡流信号进行处理，以得到永磁扰动数据和动磁数据；

步骤303，通过通信模块将永磁扰动数据和动磁数据发送至控制器。

在本申请实施例中，传感模块首先获取永磁扰动信号和动生涡流信号，再通过信号处理模块对永磁扰动信号和动生涡流信号进行处理，以得到永磁扰动数据和动磁数据。最后通过通信模块将永磁扰动数据和动磁数据发送至控制器。具体地，磁扰动传感器和三轴霍尔传感器同时采集永磁扰动信号和动生涡流信号，永磁扰动信号和动生涡流信号依次经过放大、滤波和模数转换，由通信模块上传至主控制器。

在本申请实施例中，传感模块包括永磁体、磁扰动传感器和三轴霍尔传感器，磁扰动传感器设置在永磁体的第一侧，三轴霍尔传感器设置在永磁体的第二侧，该方法可以包括：

通过永磁体形成磁扰动环境和产生涡流信号；

通过磁扰动传感器采集永磁扰动信号；

通过三轴霍尔传感器采集动生涡流信号。

在本申请实施例中，传感模块由永磁体、磁扰动传感器和三轴霍尔磁传感器三个部分组成。磁扰动传感器位于永磁体的第一侧，用于采集测量永磁体相对管道运动产生的磁扰动信号变化。将永磁体靠近管道表面时，会产生磁相互作用，形成磁扰动环境，管道内表面的裂纹缺陷作为扰动源，就会形成磁扰动并被观察到。三轴霍尔磁传感器位于永磁体的第二侧，永磁体在检测过程中与管壁相对移动产生涡流信号，涡流信号在管道内表面的裂纹处会产生异常信号，三轴霍尔磁传感器用于测量动生涡流在管道内壁裂纹处产生的异常信号即动生涡流信号。其中，永磁体的第一侧为永磁体的下方，永磁体的第二侧为永磁体的后方。

在本申请实施例中，信号处理模块包括放大器、滤波器模拟/数字信号转换器，放大器与磁扰动传感器和三轴霍尔传感器连接，滤波器与放大器连接，模拟/数字信号转换器与滤波器连接，该方法可以包括：

通过放大器将磁扰动信号和动生涡流信号放大；

通过滤波器将放大后的磁扰动信号和动生涡流信号中的高频噪声滤除；

通过模拟/数字信号转换器将滤除噪声后的磁扰动信号和动生涡流信号由模拟信号转换成数字信号。

在本申请实施例中，信号处理模块由放大器、滤波器和模拟/数字信号转换器三部分组成，放大器连接磁扰动传感器和三轴霍尔磁传感器，接受磁扰动传感器检测到的磁扰动信号和三轴霍尔磁传感器检测到的动生涡流信号，放大器滤除电压信号中的杂波信号并将信号放大一定倍数，放大后的信号更利于后期信号的读取与处理。滤波器连接放大器，接收经放大器放大后的检测信号，滤波器为低通滤波器，设置在放大器和模拟/数字信号转换器之间，用于对放大后的检测信号进行滤波操作，滤除检测信号中的高频噪声，然后将消除了高频噪声的检测信号传输到模拟/数字信号转换器中。模拟/数字信号转换器连接滤波器，接收经过滤波的检测信号，模拟/数字信号转换器将去噪后的模拟信号转换为数字信号，并将转换后的数字信号作为结果输出。

本申请实施例还提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行上述的用于控制臂架的方法。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。存储器是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (12)

1.一种用于动态检测裂纹的装置，其特征在于，该装置包括：

探头，被配置成获取管道内表面的永磁扰动数据和动磁数据；

控制器，与所述探头通信，被配置成：

接收所述探头发送的永磁扰动数据和动磁数据；

在所述永磁扰动数据和所述动磁数据满足裂纹缺陷信号特征的情况下，判定所述永磁扰动数据和所述动磁数据为裂纹处的数据；

根据所述动磁数据确定所述裂纹的特征数据。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述探头包括：

传感模块，被配置成获取所述永磁扰动信号和所述动生涡流信号；

信号处理模块，与所述传感模块连接，被配置成对所述永磁扰动信号和所述动生涡流信号进行处理，以得到所述永磁扰动数据和所述动磁数据；

通信模块，与所述信号处理模块连接，被配置成将所述永磁扰动数据和所述动磁数据发送至所述控制器。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述传感模块包括：

永磁体，被配置成形成磁扰动环境和产生涡流信号；

磁扰动传感器，设置在所述永磁体第一侧，被配置成采集永磁扰动信号；

三轴霍尔传感器，设置在所述永磁体第二侧，被配置成采集动生涡流信号。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述信号处理模块包括：

放大器，与所述磁扰动传感器和所述三轴霍尔传感器连接，被配置成将所述磁扰动信号和所述动生涡流信号放大；

滤波器，与所述放大器连接，被配置成滤除放大后的磁扰动信号和动生涡流信号中的高频噪声；

模拟/数字信号转换器，与所述滤波器连接，被配置成将滤除噪声后的磁扰动信号和动生涡流信号由模拟信号转换成数字信号。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制器还被配置成：

在所述永磁扰动数据的X轴方向的波形呈现向上的单峰分布，Y轴方向的波形呈现先上后下的双峰分布，且所述动磁数据的X轴方向的波形呈现向下的单峰分布，Y轴方向的波形呈现先下后上的双峰分布的情况下，判定所述永磁扰动数据和所述动磁数据为裂纹处的数据。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制器还被配置成：

以预设时间间隔选取所述动磁数据中的数据点；

对于任意数据点，判断所述任意数据点是否为第一时间段内磁感应强度最大的点；

在所述任意数据点为第一时间段内磁感应强度最大的点的情况下，将所述数据点的对应的时间存入第一矩阵；

在所述数据点不是第一时间段内磁感应强度最大的点的情况下，判断第二时间段内的数据平均值减去第三时间段内的数据平均值是否满足预设值；

在所述第二时间段内的数据平均值减去所述第三时间段内的数据平均值满足预设值的情况下，将所述数据点存入第二矩阵；

选取所述第二矩阵中每组值中的第一个值，将所述第一个值存入第三矩阵；

将所述第一矩阵中的值与所述第三矩阵中的值相减，得到所述裂纹的特征数据。

7.一种动态检测裂纹的方法，其特征在于，应用于控制器，所述控制器与探头通信，所述方法包括：

接收所述探头发送的永磁扰动数据和动磁数据；

在所述永磁扰动数据和所述动磁数据满足裂纹缺陷信号特征的情况下，判定所述永磁扰动数据和所述动磁数据为裂纹处的数据；

根据所述动磁数据确定裂纹的特征数据。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述在所述永磁扰动数据和所述动磁数据满足裂纹缺陷信号特征的情况下，判定所述永磁扰动数据和所述动磁数据为裂纹处的数据包括：

在所述永磁扰动数据的X轴方向的波形呈现向上的单峰分布，Y轴方向的波形呈现先上后下的双峰分布，且所述动磁数据的X轴方向的波形呈现向下的单峰分布，Y轴方向的波形呈现先下后上的双峰分布的情况下，判定所述永磁扰动数据和所述动磁数据为裂纹处的数据。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据所述动磁数据确定所述裂纹的特征数据包括：

以预设时间间隔选取所述动磁数据中的数据点；

对于任意数据点，判断所述任意数据点是否为第一时间段内磁感应强度最大的点；

在所述任意数据点为第一时间段内磁感应强度最大的点的情况下，将所述数据点的对应的时间存入第一矩阵；

在所述数据点不是第一时间段内磁感应强度最大的点的情况下，判断第二时间段内的数据平均值减去第三时间段内的数据平均值是否满足预设值；

在所述第二时间段内的数据平均值减去所述第三时间段内的数据平均值满足预设值的情况下，将所述数据点存入第二矩阵；

选取所述第二矩阵中每组值中的第一个值，将所述第一个值存入第三矩阵；

将所述第一矩阵中的值与所述第三矩阵中的值相减，得到所述裂纹的特征数据。

10.一种获取数据的方法，其特征在于，应用于探头，所述探头与控制器通信，包括传感模块、信号处理模块和通信模块，所述信号处理模块与所述传感模块连接，所述通信模块与所述信号处理模块连接，所述方法包括：

通过所述传感模块获取永磁扰动信号和动生涡流信号；

通过所述信号处理模块对所述永磁扰动信号和所述动生涡流信号进行处理，以得到所述永磁扰动数据和所述动磁数据；

通过所述通信模块将所述永磁扰动数据和所述动磁数据发送至所述控制器。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述传感模块包括永磁体、磁扰动传感器和三轴霍尔传感器，所述磁扰动传感器设置在所述永磁体的第一侧，所述三轴霍尔传感器设置在所述永磁体的第二侧，所述方法包括：

通过所述永磁体形成磁扰动环境和产生涡流信号；

通过所述磁扰动传感器采集永磁扰动信号；

通过所述三轴霍尔传感器采集动生涡流信号。

12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述信号处理模块包括放大器、滤波器模拟/数字信号转换器，所述放大器与所述磁扰动传感器和所述三轴霍尔传感器连接，所述滤波器与所述放大器连接，所述模拟/数字信号转换器与所述滤波器连接，所述方法包括：

通过所述放大器将所述磁扰动信号和所述动生涡流信号放大；

通过所述滤波器将放大后的磁扰动信号和动生涡流信号中的高频噪声滤除；

通过所述模拟/数字信号转换器将滤除噪声后的磁扰动信号和动生涡流信号由模拟信号转换成数字信号。

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