CN115950558A - 基于正交交变电磁的管道轴向应力检测方法、装置及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于正交交变电磁的管道轴向应力检测方法、装置及设备，该方法包括：获取待检测管道的材料，根据所述待检测管道的材料，确定所述待检测管道对应的激发强度；根据所述激发强度，通过正交交变电磁的管道轴向应力检测系统中的正交交变电磁应力探头输出的高频交变电流在所述待检测管道表面产生交变磁场；根据所述交变磁场，对所述待检测管道的表面进行磁化；在磁化后的交变磁场的变化范围小于设定范围时，通过所述正交交变电磁的管道轴向应力检测系统确定所述待检测管道的管道轴向应力。通过本发明的方法，基于管道的磁场的变化，可以检测得到待检测管道的管道轴向应力。
Description
技术领域
本发明涉及油气管道检测技术领域，具体而言，本发明涉及基于正交交变电磁的管道轴向应力检测方法、装置及设备。
背景技术
长输油气管道的铺设位置并不总是恒定的，它时常发生位置移动。管道移动可能有几个原因，包括地面沉降、雨水冲刷/洪水、冻胀融沉、滑坡、地震和线路附近的人类活动等。管道的运动和变形重新分配了管道中的轴向力，在某些位置会引起纵向拉伸，在其他区域造成压缩。因此，受地面移动的管道会经历较大纵向拉伸和/或压缩应力和应变。此外，由于施工和操作，如管道套管，内部压力和温度的影响，管道中可能会出现纵向应变。由于这些较大应变的产生，可能将与管道本体存在的缺陷、裂纹等相互耦合，使得管道本体发生失效，严重时发生爆炸等危险事件，严重影响能源供给和管道周边居民生命。
管道应变评估是地面条件不稳定地区管道完整性管理的重要组成部分。基于应变的完整性评估是通过比较管道应变容量和应变需求(由于外部和内部因素产生的伸长或压缩水平)来进行的。当前，通过常规的IMU(惯性测量单元)内检测可以很好的检测管道的弯曲应变，但纵向应变的纯轴向部分还没有有效的在线快速检测方法和技术。
目前，对埋地管道进行应力测量主要通过开挖后对管道进行外部检测，如超声波应力测量等方法，监测的方法主要通过粘贴应变片或光栅应变片等方式对管道应力应变进行监测。但上述的方法只能对管道的局部点位进行检测或监测，无法快速有效的对管道全线应力应变水平进行快速有效检测以保障管道处于安全运行状态。
基于此，有必要针对上述技术问题，提出检出率较高、快速、能够覆盖管道全线的轴向应力检测系统和方法，以快速检测如岩土工程危害、温度影响，以及土壤约束条件和内部压力效应的组合下的油气管道轴向应变。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供了基于正交交变电磁的管道轴向应力检测方法、装置及设备，旨在解决上述至少一个技术问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于正交交变电磁的管道轴向应力检测方法，该方法包括：
获取待检测管道的材料，根据所述待检测管道的材料，确定所述待检测管道对应的激发强度；
根据所述激发强度，通过正交交变电磁的管道轴向应力检测系统中的正交交变电磁应力探头输出的高频交变电流在所述待检测管道表面产生交变磁场；
根据所述交变磁场，对所述待检测管道的表面进行磁化；
在磁化后的交变磁场的变化范围小于设定范围时，通过所述正交交变电磁的管道轴向应力检测系统确定所述待检测管道的管道轴向应力。
本发明的有益效果是：本申请方案采用正交交变电磁的管道轴向应力检测系统中的正交交变电磁应力探头输出的高频交变电流在所述待检测管道表面产生交变磁场；该交变磁场对待检测管道表面进行磁化，会使得待检测管道表面的磁场发生变化，进而基于磁场的变化，可以检测得到待检测管道的管道轴向应力，本申请的方案，具有检出率高、快速、覆盖管道全线等优点。通过搭载内检测机器人(正交交变电磁的管道轴向应力检测系统)的方式，能够快速检测油气管道全线的应力应变水平，为查找、修复应力集中部位提供有效的手段。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，上述正交交变电磁应力探头包括激发线圈、检测线圈，所述激发线圈包括轴向激发线圈和周向激发线圈，所述轴向激发线圈按照所述待检测管道的轴向方向放置，所述检测线圈包括轴向检测线圈和周向检测线圈，所述轴向检测线圈的按照所述待检测管道的轴向方向放置；
所述交变磁场包括轴向的交变磁场和周向的交变磁场。
采用上述进一步方案的有益效果是，通过上述激发线圈和检测线圈组成的探头，可以实现对待检测管道的轴向和轴向的应力检测。
进一步，上述激发线圈对应的电路包括振荡器、第一电源和可变电阻，所述振荡器的第一端和所述第一电源连接，所述振荡器的第三端和第六端接地，所述振荡器的第五端和所述可变电阻连接，所述可变电阻与所述第一电源连接，所述振荡器的第二端输出所述可变电阻调节后对应的高频交变电流。
采用上述进一步方案的有益效果是，上述电路结构原理简单，便于快速产生准确的高频交变电流。
进一步，上述检测线圈对应的电路包括第二电源、第三电源、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、电容、第一放大器和第二放大器；
所述检测线圈的第一端与第一电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端和所述第一放大器的负极端连接，所述检测线圈的第二端和所述第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端与所述第一放大器的正极端连接；所述第一放大器的负极端与所述第三电阻的一端连接；
所述第三电阻的另一端和所述第五电阻的一端连接，所述第五电阻的另一端和所述第二放大器的正极端连接，所述第五电阻的另一端和所述第二放大器的正极端的公共端与所述电容的一端连接，所述电容的另一端接地，所述第四电阻的一端和所述第二放大器的负极端连接，所述第四电阻的另一端与所述检测线圈对应的电路的输出端连接。
采用上述进一步方案的有益效果是，上述电路结构原理简单，便于快速检测到的准确的轴向应力和周向应力。
进一步，上述方法还包括：
根据所述高频交变电流，确定所述待检测管道对应的渗透深度。
采用上述进一步方案的有益效果是，渗透深度表示磁化渗透深度，渗透深度越大，表示磁化渗透深度越深，那么相应的交变电磁检测的深度也就越大，如果渗透深度较小，则检测深度较小，由于交变电磁产生的渗透深度会与激发频率相关，为了使应力的测量更为准确，则需要选择合适的激发频率，则根据渗透深度的确定，可以更准确的确定与待检测管道的材料对应的激发频率。
进一步，上述正交交变电磁的管道轴向应力检测系统中还包括两个消磁器，所述两个消磁器分别放置在所述正交交变电磁应力探头的前端和后段。
采用上述进一步方案的有益效果是，管道本体将残留一部分剩磁，这也将导致轴向应力检测时所产生的磁场环境不一致，通过两个消磁器的设置，了统一应力探头检测时的管道外部磁场。
进一步，上述正交交变电磁应力探头包括多个应力探头，各个所述应力探头设置在所述待检测管道的管道截面的不同方向，所述方法还包括：
通过各个所述应力探头，获取各个所述应力探头所对应区域的管道轴向应力和管道周向应力。
采用上述进一步方案的有益效果是，由于单个探头所经过的区域不能覆盖管道整个横截面，所以需要同时在管道横截面放置多个探头来对管道整体进行检测，实现对整个待检测管道的应力检测。
第二方面，本发明为了解决上述技术问题还提供了一种基于正交交变电磁的管道轴向应力检测装置，该装置包括：
激发强度确定模块，用于获取待检测管道的材料，根据所述待检测管道的材料，确定所述待检测管道对应的激发强度；
交变磁场产生模块，用于根据所述激发强度，通过正交交变电磁的管道轴向应力检测系统中的正交交变电磁应力探头输出的高频交变电流在所述待检测管道表面产生交变磁场；
磁化模块，用于根据所述交变磁场，对所述待检测管道的表面进行磁化；
轴向应力确定模块，用于在磁化后的交变磁场的变化范围小于设定范围时，通过所述正交交变电磁的管道轴向应力检测系统确定所述待检测管道的管道轴向应力。
第三方面，本发明为了解决上述技术问题还提供了一种电子设备，该电子设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行该计算机程序时实现本申请的基于正交交变电磁的管道轴向应力检测方法。
第四方面，本发明为了解决上述技术问题还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现本申请的基于正交交变电磁的管道轴向应力检测方法。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明一个实施例提供的一种基于正交交变电磁的管道轴向应力检测方法的流程示意图；
图2为本发明一个实施例提供的一种正交交变电磁应力探头的结构示意图；
图3为本发明一个实施例提供的一种激发线圈电路图；
图4为本发明一个实施例提供的一种检测线圈电路图；
图5为本发明一个实施例提供的一种应力探头检测图；
图6为本发明一个实施例提供的一种应力探头布置图；
图7为本发明一个实施例提供的一种管道轴向应力检测示意图；
图8为本发明一个实施例提供的一种两次应力检测对比图；
图9为本发明一个实施例提供的一种基于正交交变电磁的管道轴向应力检测装置的结构示意图；
图10为本发明一个实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
下面以具体实施例对本发明的技术方案以及本发明的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本发明的实施例进行描述。
本发明实施例所提供的方案可以适用于任何需要对管道进行应力检测的应用场景中。本发明实施例所提供的方案可以由任一电子设备执行，比如，可以是用户的终端设备，包括以下至少一项：智能手机、平板电脑、笔记本电脑、台式计算机、智能音箱、智能手表、智能电视、智能车载设备。
本发明实施例提供了一种可能的实现方式，如图1所示，提供了一种基于正交交变电磁的管道轴向应力检测方法的流程图，该方案可以由任一电子设备执行，例如，可以是终端设备，或者由终端设备和服务器共同执行。为描述方便，下面将以终端设备作为执行主体为例对本发明实施例提供的方法进行说明，如图1中所示的流程图，该方法可以包括以下步骤：
步骤S110，获取待检测管道的材料，根据所述待检测管道的材料，确定所述待检测管道对应的激发强度；
步骤S120，根据所述激发强度，通过正交交变电磁的管道轴向应力检测系统中的正交交变电磁应力探头输出的高频交变电流在所述待检测管道表面产生交变磁场；
步骤S130，根据所述交变磁场，对所述待检测管道的表面进行磁化；
步骤S140，在磁化后的交变磁场的变化范围小于设定范围时，通过所述正交交变电磁的管道轴向应力检测系统确定所述待检测管道的管道轴向应力。
本申请方案采用正交交变电磁的管道轴向应力检测系统中的正交交变电磁应力探头输出的高频交变电流在所述待检测管道表面产生交变磁场；该交变磁场对待检测管道表面进行磁化，会使得待检测管道表面的磁场发生变化，进而基于磁场的变化，可以检测得到待检测管道的管道轴向应力，本申请的方案，具有检出率高、快速、覆盖管道全线等优点。通过搭载内检测机器人的方式，能够快速检测油气管道全线的应力应变水平，为查找、修复应力集中部位提供有效的手段。
下面结合以下具体的实施例，对本发明的方案进行进一步的说明，在对本实施例的方案进行描述之前，为了加深对本申请方案的理解，先介绍一下本申请方案的原理和所用到的正交交变电磁的管道轴向应力检测系统。首先，本申请方案的原理为：
油气管道一般的材质为碳钢，当对管道外部施加一定的磁场时，管道中铁磁性材料的磁化将与内部应力产生相互作用，这种相关作用被称为磁致伸缩。当产生磁致伸缩时，铁磁性材料随着外加磁场的变化发生相应形变的物理效应。外加磁场增大，形变量变大；外加磁场变小，形变量变小。当材料形变与外加磁场方向相同时为纵向磁致伸缩，材料形变与外加磁场方向垂直时，为横向磁致伸缩。只有纵向和横向形变称为线磁致伸缩。如果材料的体积发生变化，则称为体磁致伸缩。根据磁致伸缩维拉里逆效应，由于附加应力的存在，当被磁化的铁磁体形变时，其磁化强度也发生变化，如果能够精准的感应磁场的变化，则能够对管道轴向应力进行检测。
本方案所用到的正交交变电磁的管道轴向应力检测系统，主要包括依次连接的供电模块、数据控制采集系统和正交交变电磁应力探头，由数据控制采集系统控制正交交变电磁应力探头何时进行应力的采集。上述正交交变电磁应力检测探头的组成部分可参见图2，包括轴向激发线圈、周向激发线圈、周向检测线圈和轴向检测线圈。其中，轴向的两组线圈按照管道轴向方向放置，即所述轴向激发线圈按照所述待检测管道的轴向方向放置，所述轴向检测线圈的按照所述待检测管道的轴向方向放置。这样可以通过轴向激发线圈产生轴向的激发强度，通过轴向激发线圈产生周向的激发强度，进而周向的激发强度产生周向的交变磁场，轴向的激发强度产生轴向的交变磁场，基于周向的交变磁场可对管道进行周向的磁化，最终得到周向的管道应力，基于轴向的交变磁场可对管道进行轴向的磁化，最终得到轴向的管道应力。
可选的，参见图3，上述激发线圈对应的电路包括振荡器(可选的，可以为LTC6900振荡器)、第一电源(可为提供5V电压的电源)和可变电阻Rset，所述振荡器的第一端(引脚1)和所述第一电源连接，所述振荡器的第三端(引脚3)和第六端(引脚6)接地，所述振荡器的第五端(引脚5)和所述可变电阻Rset连接，所述可变电阻Rset与所述第一电源连接，所述振荡器的第二端(引脚2)输出所述可变电阻Rset调节后对应的高频交变电流。在调节可变电阻Rset后，可对应得到不同的高频交变电流，其中，高频电流是相对于工频50HZ交流电而言的电流，比如，通信的信号里的载波电流就是高频电流，在某些场合，为了改变电机转速需要使用变频器，将工频电流变为相对较高频率的电流，则上述高频交变电流具体指的是大于50HZ的交变电流。
可选的，参见图4，上述检测线圈对应的电路包括第二电源(+5VD电和-5VD电)、第三电源(5V电)、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5，电容C1、第一放大器U1和第二放大器U2；
所述检测线圈的第一端(图4中所示的检测线圈端1)与第一电阻R1的一端连接，所述第一电阻R1的另一端和所述第一放大器U1的负极端(-)连接，所述检测线圈的第二端(图4中所示的检测线圈端2)和所述第二电阻R2的一端连接，所述第二电阻R2的另一端与所述第一放大器U1的正极端(+)连接，所述第一放大器U1的负极端与所述第三电阻R3的一端连接；
所述第三电阻R3的另一端和所述第五电阻R5的一端连接，所述第五电阻R3的另一端和所述第二放大器U2的正极端连接，所述第五电阻R3的另一端和所述第二放大器U2的正极端的公共端与所述电容C1的一端连接，所述电容C1的另一端接地，所述第四电阻R4的一端和所述第二放大器U2的负极端连接，所述第四电阻R4的另一端与所述检测线圈对应的电路的输出端(图4中所示的输出)连接。
第一放大器的正负电源分别连接第一电源的+5VD电和-5VD电，第二放大器的正电源连接第二电源的5V电，负电源接地。
可选的，上述第一放大器U1和第二放大器U2可为OP497放大器。
上述检测线圈电路的工作原理是：
U1和外围电路构成前端放大电路，对检测线圈的信号进行一级放大。一级放大信号经一个100欧姆的电阻R5和47nF的电容C1后输入第二个放大器U2，100欧姆的电阻R5和47nF的电容C1构成低通滤波器，对一级放大信号的高频噪声部分进行滤波。滤波后的检测信号与U2的正极端连接，U2的负极端和10k电阻R4连接，该部分构成了检测线圈的第二极放大。第二极放大后的检测信号将通过模数转化器后由电子系统进行采集和存储，形成最终的检测信号，即待检测管道的轴向应力和周向应力。周向的两组线圈与轴向线圈正交放置，同轴向线圈一样来检测管道周向方向的金属表面磁场的微小变化，激发线圈和检测线圈的电路组成和轴向线圈一致。
将上述正交交变电磁的管道轴向应力检测系统中的探头按照图5所示的方式放置于管道内部，沿着管道轴向向前推进，对管道中各处的轴向应力和周向应力进行检测。检测的具体实现过程可以包括以下步骤：
步骤S110，获取待检测管道的材料，根据所述待检测管道的材料，确定所述待检测管道对应的激发强度；
步骤S120，根据所述激发强度，通过正交交变电磁的管道轴向应力检测系统中的正交交变电磁应力探头输出的高频交变电流在所述待检测管道表面产生交变磁场；
步骤S130，根据所述交变磁场，对所述待检测管道的表面进行磁化；
步骤S140，在磁化后的交变磁场的变化范围小于设定范围时，此时表示交变磁场比较稳定，通过所述正交交变电磁的管道轴向应力检测系统中的检测线圈确定所述待检测管道的管道轴向应力(也可称为轴向应力)，同样还可检测得到待检测管道的周向应力。
由于周边地磁环境的存在或管道曾经做过漏磁检测，管道本体将残留一部分剩磁，这也将导致轴向应力检测时所产生的磁场环境不一致。为了统一应力探头检测时的管道外部磁场，在本申请方案中，在正交交变电磁应力探头的前端和后段分别设置一个消磁器。具体设置情况可参见图2，探头按管道轴向方向以一定速度前进，可以对探头所经过的区域进行全线扫描，并通过后端数据采集系统对检测数据进行采集，能够同时采集探头所经过区域的轴向和周向两个不同方向的数据。由于单个探头所经过的区域不能覆盖管道整个横截面，所以可同时在待检测管道的管道横截面的不同方向放置多个探头，来对管道整体进行检测。可选的，可在管道截面0点、3点、6点和9点方向放置四个应力探头，如果想更精准的对管道应力进行检测，则需增加更多的应力探头，如图6所示。这些应力探头可集成在管道内检测机器人上，通过支臂将探头压紧在管道内壁。当机器人在管道中运行时，不同方向放置的应力探头将检测不同方位点的管道数据，对管道全线进行检测。
在交变电磁检测中，局部磁化的渗透深度一般用δ表示，δ越大，表示磁化渗透深度越深，那么相应的交变电磁检测的深度也就越大，如果渗透深度δ较小，则检测深度较小。渗透深度公式公式1所示。由于交变电磁产生的渗透深度会与激发频率相关，为了使应力的测量更为准确，则需要选择合适的激发频率以保障检测的渗透深度能更好的检测管道形变导致的磁化强度。根据不同的管道材料性能，则选择不同的激发强度(可由激发频率f确定)，一般为3～6kHz。
其中，δ表示渗透深度，单位为mm；σ表示电阻率，单位为10Ω·mm/m；f表示激发频率，单位为Hz；μ表示材料的相对磁导率，不同材料的管道对应不同的激发频率，可基于上述公式确定，即根据待检测管道的材料的相对磁导率，确定对应的激发频率。
为了更好的说明及理解本发明所提供的方法的原理，下面结合一个可选的具体实施例对本发明的方案进行说明。需要说明的是，该具体实施例中的各步骤的具体实现方式并不应当理解为对于本发明方案的限定，在本发明所提供的方案的原理的基础上，本领域技术人员能够想到的其他实现方式也应视为本发明的保护范围之内。
采用变形检测器携带四个不同方向放置的轴向应力探头，被检测管道的直径是28英寸(508mm)，检测器运行速度设定在1～3m/s范围内，管道长度约为90m。如图7所示，首先对管道水平放置时的进行基线检测，可获得管道全线的应力数据，然后在管道中部位置对管道进行沉降，管道在发生弯曲后会产生附加应力，再次运行检测器对管道进行应力检测。
如图8所示，虚线为管道水平放置时整体的应力水平，实线为管道下沉后管道整体的应力水平。从图8中可以明显的得到，当管道本体发生偏移而产生附加应力时，本发明的方法能够对应力的变化进行检测。在管道中部位置，水平放置时起始的应变值约为-0.105％，当管道发生沉降后，相同位置的管道应变值约为-0.152％。由于管道处于弹性范围内，管道的实际应力应为应变(检测得到的轴向应力或周向应力)*弹性模量，其中，弹性模量约为2*1011Pa，所以水平放置时的起始应力约为200MPa，管道下沉后的应力约为300MPa。
本例经试验，本发明所提出的管道轴向应力检测方法和系统，具有检出率高、快速、覆盖管道全线等优点。通过搭载内检测机器人的方式，能够快速检测油气管道全线的应力应变水平，为查找、修复应力集中部位提供有效的手段。
基于与图1中所示的方法相同的原理，本发明实施例还提供了一种基于正交交变电磁的管道轴向应力检测装置20，如图9中所示，该基于正交交变电磁的管道轴向应力检测装置20可以包括激发强度确定模块210、交变磁场产生模块220、磁化模块230和轴向应力确定模块240，其中：
激发强度确定模块210，用于获取待检测管道的材料，根据所述待检测管道的材料，确定所述待检测管道对应的激发强度；
交变磁场产生模块220，用于根据所述激发强度，通过正交交变电磁的管道轴向应力检测系统中的正交交变电磁应力探头输出的高频交变电流在所述待检测管道表面产生交变磁场；
磁化模块230，用于根据所述交变磁场，对所述待检测管道的表面进行磁化；
轴向应力确定模块240，用于在磁化后的交变磁场的变化范围小于设定范围时，通过所述正交交变电磁的管道轴向应力检测系统确定所述待检测管道的管道轴向应力。
可选的，上述正交交变电磁应力探头包括激发线圈、检测线圈，所述激发线圈包括轴向激发线圈和周向激发线圈，所述轴向激发线圈按照所述待检测管道的轴向方向放置，所述检测线圈包括轴向检测线圈和周向检测线圈，所述轴向检测线圈的按照所述待检测管道的轴向方向放置；
所述交变磁场包括轴向的交变磁场和周向的交变磁场。
可选的，上述激发线圈对应的电路包括振荡器、第一电源和可变电阻，所述振荡器的第一端和所述第一电源连接，所述振荡器的第三端和第六端接地，所述振荡器的第五端和所述可变电阻连接，所述可变电阻与所述第一电源连接，所述振荡器的第二端输出所述可变电阻调节后对应的高频交变电流。
可选的，上述检测线圈对应的电路包括第二电源、第三电源、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、电容、第一放大器和第二放大器；
所述检测线圈的第一端与第一电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端和所述第一放大器的负极端连接，所述检测线圈的第二端和所述第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端与所述第一放大器的正极端连接；所述第一放大器的负极端与所述第三电阻的一端连接；
所述第三电阻的另一端和所述第五电阻的一端连接，所述第五电阻的另一端和所述第二放大器的正极端连接，所述第五电阻的另一端和所述第二放大器的正极端的公共端与所述电容的一端连接，所述电容的另一端接地，所述第四电阻的一端和所述第二放大器的负极端连接，所述第四电阻的另一端与所述检测线圈对应的电路的输出端连接。
可选的，上述装置还包括：
渗透深度确定模块，用于根据所述高频交变电流，确定所述待检测管道对应的渗透深度。
可选的，上述正交交变电磁的管道轴向应力检测系统中还包括两个消磁器，所述两个消磁器分别放置在所述正交交变电磁应力探头的前端和后段。
可选的，上述正交交变电磁应力探头包括多个应力探头，各个所述应力探头设置在所述待检测管道的管道截面的不同方向，该装置还包括：
管道应力获取模块，用于通过各个所述应力探头，获取各个所述应力探头所对应区域的管道轴向应力和管道周向应力。
本发明实施例的基于正交交变电磁的管道轴向应力检测装置可执行本发明实施例所提供的基于正交交变电磁的管道轴向应力检测方法，其实现原理相类似，本发明各实施例中的基于正交交变电磁的管道轴向应力检测装置中的各模块、单元所执行的动作是与本发明各实施例中的基于正交交变电磁的管道轴向应力检测方法中的步骤相对应的，对于基于正交交变电磁的管道轴向应力检测装置的各模块的详细功能描述具体可以参见前文中所示的对应的基于正交交变电磁的管道轴向应力检测方法中的描述，此处不再赘述。
其中，上述基于正交交变电磁的管道轴向应力检测装置可以是运行于计算机设备中的一个计算机程序(包括程序代码)，例如该基于正交交变电磁的管道轴向应力检测装置为一个应用软件；该装置可以用于执行本发明实施例提供的方法中的相应步骤。
在一些实施例中，本发明实施例提供的基于正交交变电磁的管道轴向应力检测装置可以采用软硬件结合的方式实现，作为示例，本发明实施例提供的基于正交交变电磁的管道轴向应力检测装置可以是采用硬件译码处理器形式的处理器，其被编程以执行本发明实施例提供的基于正交交变电磁的管道轴向应力检测方法，例如，硬件译码处理器形式的处理器可以采用一个或多个应用专用集成电路(ASIC，Application Specific IntegratedCircuit)、DSP、可编程逻辑器件(PLD，Programmable Logic Device)、复杂可编程逻辑器件(CPLD，Complex Programmable Logic Device)、现场可编程门阵列(FPGA，Field-Programmable Gate Array)或其他电子元件。
在另一些实施例中，本发明实施例提供的基于正交交变电磁的管道轴向应力检测装置可以采用软件方式实现，图9示出了存储在存储器中的基于正交交变电磁的管道轴向应力检测装置，其可以是程序和插件等形式的软件，并包括一系列的模块，包括激发强度确定模块210、交变磁场产生模块220、磁化模块230和轴向应力确定模块240，用于实现本发明实施例提供的基于正交交变电磁的管道轴向应力检测方法。
描述于本发明实施例中所涉及到的模块可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。其中，模块的名称在某种情况下并不构成对该模块本身的限定。
基于与本发明的实施例中所示的方法相同的原理，本发明的实施例中还提供了一种电子设备，该电子设备可以包括但不限于：处理器和存储器；存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于通过调用计算机程序执行本发明任一实施例所示的方法。
在一个可选实施例中提供了一种电子设备，如图10所示，图10所示的电子设备4000包括：处理器4001和存储器4003。其中，处理器4001和存储器4003相连，如通过总线4002相连。可选地，电子设备4000还可以包括收发器4004，收发器4004可以用于该电子设备与其他电子设备之间的数据交互，如数据的发送和/或数据的接收等。需要说明的是，实际应用中收发器4004不限于一个，该电子设备4000的结构并不构成对本发明实施例的限定。
处理器4001可以是CPU(Central Processing Unit，中央处理器)，通用处理器，DSP(Digital Signal Processor，数据信号处理器)，ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit，专用集成电路)，FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件、硬件部件或者其任意组合。其可以实现或执行结合本发明公开内容所描述的各种示例性的逻辑方框，模块和电路。处理器4001也可以是实现计算功能的组合，例如包含一个或多个微处理器组合，DSP和微处理器的组合等。
总线4002可包括一通路，在上述组件之间传送信息。总线4002可以是PCI(Peripheral Component Interconnect，外设部件互连标准)总线或EISA(ExtendedIndustry Standard Architecture，扩展工业标准结构)总线等。总线4002可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图10中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
存储器4003可以是ROM(Read Only Memory，只读存储器)或可存储静态信息和指令的其他类型的静态存储设备，RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)或者可存储信息和指令的其他类型的动态存储设备，也可以是EEPROM(Electrically ErasableProgrammable Read Only Memory，电可擦可编程只读存储器)、CD-ROM(Compact DiscRead Only Memory，只读光盘)或其他光盘存储、光碟存储(包括压缩光碟、激光碟、光碟、数字通用光碟、蓝光光碟等)、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质，但不限于此。
存储器4003用于存储执行本发明方案的应用程序代码(计算机程序)，并由处理器4001来控制执行。处理器4001用于执行存储器4003中存储的应用程序代码，以实现前述方法实施例所示的内容。
其中，电子设备也可以是终端设备，图10示出的电子设备仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。
本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，当其在计算机上运行时，使得计算机可以执行前述方法实施例中相应内容。
根据本发明的另一个方面，还提供了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行上述各种实施例实现方式中提供的基于正交交变电磁的管道轴向应力检测方法。
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明的操作的计算机程序代码，上述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
应该理解的是，附图中的流程图和框图，图示了按照本发明各种实施例的方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
本发明实施例提供的计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本发明中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
上述计算机可读存储介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被该电子设备执行时，使得该电子设备执行上述实施例所示的方法。
以上描述仅为本发明的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本发明中所涉及的公开范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述公开构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本发明中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
Claims (10)
1.一种基于正交交变电磁的管道轴向应力检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取待检测管道的材料，根据所述待检测管道的材料，确定所述待检测管道对应的激发强度；
根据所述激发强度，通过正交交变电磁的管道轴向应力检测系统中的正交交变电磁应力探头输出的高频交变电流在所述待检测管道表面产生交变磁场；
根据所述交变磁场，对所述待检测管道的表面进行磁化；
在磁化后的交变磁场的变化范围小于设定范围时，通过所述正交交变电磁的管道轴向应力检测系统确定所述待检测管道的管道轴向应力。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述正交交变电磁应力探头包括激发线圈、检测线圈，所述激发线圈包括轴向激发线圈和周向激发线圈，所述轴向激发线圈按照所述待检测管道的轴向方向放置，所述检测线圈包括轴向检测线圈和周向检测线圈，所述轴向检测线圈的按照所述待检测管道的轴向方向放置；
所述交变磁场包括轴向的交变磁场和周向的交变磁场。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述激发线圈对应的电路包括振荡器、第一电源和可变电阻，所述振荡器的第一端和所述第一电源连接，所述振荡器的第三端和第六端接地，所述振荡器的第五端和所述可变电阻连接，所述可变电阻与所述第一电源连接，所述振荡器的第二端输出所述可变电阻调节后对应的高频交变电流。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述检测线圈对应的电路包括第二电源、第三电源、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、电容、第一放大器和第二放大器；
所述检测线圈的第一端与第一电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端和所述第一放大器的负极端连接，所述检测线圈的第二端和所述第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端与所述第一放大器的正极端连接；所述第一放大器的负极端与所述第三电阻的一端连接；
所述第三电阻的另一端和所述第五电阻的一端连接，所述第五电阻的另一端和所述第二放大器的正极端连接，所述第五电阻的另一端和所述第二放大器的正极端的公共端与所述电容的一端连接，所述电容的另一端接地，所述第四电阻的一端和所述第二放大器的负极端连接，所述第四电阻的另一端与所述检测线圈对应的电路的输出端连接。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据所述高频交变电流，确定所述待检测管道对应的渗透深度。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述正交交变电磁的管道轴向应力检测系统中还包括两个消磁器，所述两个消磁器分别放置在所述正交交变电磁应力探头的前端和后段。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述正交交变电磁应力探头包括多个应力探头，各个所述应力探头设置在所述待检测管道的管道截面的不同方向，所述方法还包括：
通过各个所述应力探头，获取各个所述应力探头所对应区域的管道轴向应力和管道周向应力。
8.一种基于正交交变电磁的管道轴向应力检测装置，其特征在于，包括：
激发强度确定模块，用于获取待检测管道的材料，根据所述待检测管道的材料，确定所述待检测管道对应的激发强度；
交变磁场产生模块，用于根据所述激发强度，通过正交交变电磁的管道轴向应力检测系统中的正交交变电磁应力探头输出的高频交变电流在所述待检测管道表面产生交变磁场；
磁化模块，用于根据所述交变磁场，对所述待检测管道的表面进行磁化；
轴向应力确定模块，用于在磁化后的交变磁场的变化范围小于设定范围时，通过所述正交交变电磁的管道轴向应力检测系统确定所述待检测管道的管道轴向应力。
9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1-7中任一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-7中任一项所述的方法。
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