CN117235433A - 一种基于交流电磁场的金属表面裂纹定量评估方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于石油管线无损检测技术领域，尤其涉及一种基于交流电磁场的金属表面裂纹定量评估方法。该评估方法通过衰减系数对任意提离下的磁场信号进行了补偿，并利用固定提离下的裂纹尺寸与磁场信号的定量关系对任意提离下非金属涂覆层下结构物表面裂纹进行了推导估算。该评估方法包括有如下步骤：获取固定提离T 0下的裂纹长度L、裂纹深度D与Bz峰谷间距P Bz 的关系；得到归一化的任意提离T下的Bx背景磁场与固定提离T 0下的Bx背景磁场之间的拟合关系；拟合得到任意提离T与衰减系数K的关系曲线；平行扫查获取未知提离T’下的Bx’信号和Bz’信号；反推计算出裂纹长度L’、未知提离T’、衰减系数K’及裂纹深度D’。
Description
技术领域
本发明属于石油管线无损检测技术领域，尤其涉及一种基于交流电磁场的金属表面裂纹定量评估方法。
背景技术
现有的输油管道、压力容器等石油石化设备在其服役过程中，由于长期受腐蚀、应力、高温等因素的影响，其结构表面极易产生裂纹缺陷，影响其设备的正常运行。当裂纹扩展到一定程度，还有可能引起结构失效，造成重大安全事故。因此，为保障石油运输的安全，需要及时对输油管道、压力容器等设备进行裂纹检测，并准确评估其尺寸（以确定维修决策）具有重要意义。其中，交流电磁场检测（Alternating Current Field Measurement,ACFM）技术是一种非接触式的输油管道无损检测技术。由于该技术具有非接触测量、数学模型精确等优势，可以实现涂覆层下结构物表面裂纹的定量检测。其检测原理为探头在被测工件表面激发感应电流；当遇到缺陷时，感应电流发生扰动，导致裂纹上方的空间磁场产生畸变。通过探头内部的磁场传感器拾取畸变的磁场信号，并采用检测软件采集、处理、分析即可实现对输油管道、压力容器等石油石化设备裂纹的检测与评估。
然而在进一步研究后发明人发现，为提高结构物本体的使用寿命，现有工艺通常会在结构物表面涂覆含有一定厚度的非金属涂层。由于感应电流不能直接穿透非金属涂覆层到达金属结构物表面，因此裂纹引起的电磁场响应信号会不断衰减（相当于增加了探头的提离高度），最终会导致裂纹定量评估的精度下降。此外，不同结构物表面的非金属涂覆层厚度并不一致，这就导致探头的等效提离高度不是固定值，这会给非金属涂覆层下结构物表面裂纹的定量评估带来了极大挑战。
需要说明的是，现有技术大多都是在恒定提离条件下对裂纹缺陷进行的评估。当提离高度发生变化时，往往需要采用交流电磁场检测进行重复标定（例如采用Bx标定裂纹深度，采用Bz标定裂纹长度）或建立不同提离高度下的缺陷数据库。但发明人发现，非金属涂覆层或附着物下缺陷尺寸涉及有长度、深度等多种参量，且深度变化相关的Bx信号畸变量和长度变化相关的Bz变化量均与涂层厚度相关，这就导致整个标定工作变得繁琐复杂，且长度及深度等参量相互的组合类型数量众多，这势必会造成标定结果存在有较大误差。与此同时，在绝大多数场景下非金属涂覆层的厚度是未知的，导致探头提离高度无法推测，现有建立标定或数据库方法不再适用。
因此，亟待本领域技术人员提出一种能够自动求取提离高度评估算法，一方面用于获取非金属涂覆层的厚度，另一方面又获取得到与缺陷尺寸相关的信号畸变量衰减系数，最终用于实现对任意提离下非金属涂层下裂纹的精确评估。
发明内容
本发明提供了一种基于交流电磁场的金属表面裂纹定量评估方法，该评估方法通过衰减系数对任意提离下的磁场信号进行了补偿，并利用固定提离下的裂纹尺寸与磁场信号的定量关系对任意提离下非金属涂覆层下结构物表面裂纹进行了推导估算，其评估结果准确可靠，从而有效解决了现有技术中结构物表面因涂覆含非金属涂层而导致的裂纹定量评估精度下降的技术难题。
为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：
一种基于交流电磁场的金属表面裂纹定量评估方法，包括有如下步骤：
步骤一：获取固定提离T 0下的裂纹长度L、裂纹深度D与Bz峰谷间距P Bz 的关系，拟合得到裂纹长度L与Bz峰谷间距P Bz 的拟合关系；
步骤二：分别提取固定提离T 0下的Bx背景磁场以及任意提离T下的Bx背景磁场；
将任意提离T下的Bx背景磁场归一化，得到归一化的任意提离T下的Bx背景磁场/>与固定提离T 0下的Bx背景磁场/>之间的拟合关系；
步骤三：获取固定提离T 0下的裂纹长度L、裂纹深度D与Bz畸变量的关系；
对固定提离T 0下的Bz畸变量进行归一化，得到归一化的固定提离T 0下的Bz畸变量/>与固定提离T 0下的裂纹长度L、裂纹深度D的拟合关系；
步骤四：分别获取固定提离T 0下的Bz畸变量和任意提离T下的Bz畸变量/>；将任意提离T下的Bz畸变量/>与固定提离T 0下的Bz畸变量/>作比，得到衰减系数/>；
拟合得到任意提离T与衰减系数K的关系曲线；
步骤五：利用交流电磁场探头沿着试件表面平行扫查，获取未知提离T’下的Bx’信号和Bz’信号；
步骤六：提取Bz’信号的Bz’峰谷间距P Bz’ ;
根据步骤一得到的裂纹长度L与Bz峰谷间距P Bz 的拟合关系，计算Bz’峰谷间距P Bz’ 所对应的裂纹长度L’；
步骤七：提取Bx’信号的Bx’背景磁场，并对未知提离T’下的Bx’背景磁场/>归一化；
根据步骤二得到的归一化的任意提离T下的Bx背景磁场与固定提离T 0下的Bx背景磁场/>之间的拟合关系，计算出未知提离T’；并根据步骤四得到的任意提离T与衰减系数K的关系曲线，确定未知提离T’下的衰减系数K’；
步骤八：提取Bz’信号的Bz’畸变量；
根据步骤七得到的未知提离T’下的衰减系数K’，将未知提离T’下的Bz’畸变量等效补偿描述为固定提离T 0下的Bz’’畸变量/>；
对等效补偿描述得到的固定提离T 0下的Bz’’畸变量进行归一化，得到归一化的固定提离T 0下的Bz’’畸变量/>；
步骤九：根据步骤三得到的归一化的固定提离T 0下的Bz畸变量与固定提离T 0下的裂纹长度L、裂纹深度D的拟合关系，基于步骤八得到的归一化的固定提离T 0下的Bz’’畸变量/>、步骤六计算得到的Bz’峰谷间距P Bz’ 所对应的裂纹长度L’，计算出未知提离T’下的裂纹深度D’。
较为优选的，所述步骤二中将任意提离T下的Bx背景磁场归一化后，归一化的任意提离T下的Bx背景磁场/>与固定提离T 0下的Bx背景磁场/>之间的拟合关系，满足：。
较为优选的，所述步骤三中对固定提离T 0下的Bz畸变量进行归一化后，归一化的固定提离T 0下的Bz畸变量/>与固定提离T 0下的Bz畸变量/>之间的关系，满足：。
本发明提供了一种基于交流电磁场的金属表面裂纹定量评估方法，其中该评估方法包括有如下步骤：首先，获取固定提离T 0下的裂纹长度L、裂纹深度D与Bz峰谷间距P Bz 的关系、提取固定提离T 0下的Bx背景磁场以及任意提离T下的Bx背景磁场/>，得到归一化的任意提离T下的Bx背景磁场/>与固定提离T 0下的Bx背景磁场/>之间的拟合关系。上述步骤用于获取非金属涂层的厚度，解决未知厚度涂层产生的提离高度测量难题，为后续步骤中裂纹长度及裂纹深度的量化奠定基础。而后，得到衰减系数/>，拟合得到任意提离T与衰减系数K的关系曲线；经前期研究发现，衰减系数K与裂纹深度无关，而是仅与提离高度相关，由此可用衰减系数K分析得到不同提离高度下不同大小裂纹的信号衰减程度。而后，利用交流电磁场探头沿着试件表面平行扫查，获取未知提离T’下的Bx’信号和Bz’信号；并提取Bz’信号的Bz’峰谷间距P Bz’ ，根据拟合公式反推计算出对应的裂纹长度L’；提取Bx’信号的Bx’背景磁场/>，根据拟合公式反推计算未知提离T’以及未知提离T’下的衰减系数K’；提取Bz’信号的Bz’畸变量/>；，根据拟合公式反推计算出对应的裂纹深度D’。
具有上述步骤特征的基于交流电磁场的金属表面裂纹定量评估方法，通过拟合得到固定提离T 0下、任意提离T下的多种数据拟合关系；而后利用衰减系数对未知提离T’下的磁场信号进行补偿，从而反推计算对应的裂纹长度L’以及对应的裂纹深度D’，实现对任意未知提离T’下非金属涂覆层下结构物表面裂纹的准确评估。上述具体步骤可以简述为：借助衰减系数即可获得任意高度条件下的Bz信号畸变量；借助Bz信号畸变量进一步实现对裂纹长度和裂纹深度的评估；将任意未知提离等效转换为传统恒定提离条件，进而借助Bx信号畸变量评估裂纹深度、借助Bz信号畸变量评估裂纹长度。因此，本发明提供的基于交流电磁场的金属表面裂纹定量评估方法，提升了数据计算精度，同时简化了计算流程，解决任意提离条件下裂纹精确评估难题。
附图说明
该附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在下述附图中：
图1为本发明提供的一种基于交流电磁场的金属表面裂纹定量评估方法的流程示意图；
图2为绘制形成的固定提离T 0下的裂纹长度L、裂纹深度D与Bz峰谷间距P Bz 的关系曲面图；
图3为绘制形成的任意提离T和任意提离T下的Bx背景磁场归一化得到的背景磁场/>之间的关系曲线图；
图4为绘制形成的Bz畸变量与固定提离T 0下的裂纹长度L、裂纹深度D之间的关系曲面图；
图5为绘制形成的任意提离T与衰减系数K的关系曲线图；
图6为实施例中未知提离T’下的Bx’信号和Bz’信号曲线图。
具体实施方式
本发明提供了一种基于交流电磁场的金属表面裂纹定量评估方法，该评估方法通过衰减系数对任意提离下的磁场信号进行了补偿，并利用固定提离下的裂纹尺寸与磁场信号的定量关系对任意提离下非金属涂覆层下结构物表面裂纹进行了推导估算，其评估结果准确可靠，从而有效解决了现有技术中结构物表面因涂覆含非金属涂层而导致的裂纹定量评估精度下降的技术难题。
具体的，本发明提供了一种基于交流电磁场的金属表面裂纹定量评估方法，如图1所示，包括有如下步骤：
步骤一：获取固定提离T 0下的裂纹长度L、裂纹深度D与Bz峰谷间距P Bz 的关系，拟合得到裂纹长度L与Bz峰谷间距P Bz 的拟合关系。
需要说明的是，为对本发明提供的基于交流电磁场的金属表面裂纹定量评估方法进行解释说明，在此提供如下具体实施例：
其中，仿真所采用的参数为：固定提离T 0为1mm，裂纹长度L为5mm～50mm（间隔5mm），深度D为1mm～8mm（间隔1mm）。进一步确定Bz峰谷间距P Bz 与裂纹长度L与裂纹深度D的关系（绘制形成的关系曲面图，如图2所示）。根据图2所示即可拟合得到裂纹长度L与Bz峰谷间距P Bz 的拟合关系，其拟合公式满足：。
步骤二：分别提取固定提离T 0下的Bx背景磁场以及任意提离T下的Bx背景磁场；
将任意提离T下的Bx背景磁场归一化，得到归一化的任意提离T下的Bx背景磁场/>与固定提离T 0下的Bx背景磁场/>之间的拟合关系。
在完成步骤一的基础上，进一步继续完成步骤二。其中，任意提离T分别为1mm，2mm，3mm，4mm，5mm，而后分别提前不同任意提离T下的Bx背景磁场，并对上述任意提离T下的Bx背景磁场/>进行归一化。而后可以绘制得到任意提离T和任意提离T下的Bx背景磁场/>归一化得到的背景磁场/>之间的关系曲线图，如图3所示，其中，任意提离T和任意提离T下的Bx背景磁场/>归一化得到的背景磁场/>之间的拟合公式，满足：。
其中，作为一种较为优选的实施方式，归一化的任意提离T下的Bx背景磁场与固定提离T 0下的Bx背景磁场/>之间的拟合关系，满足：/>。值得注意的是，技术人员根据任意提离T下的Bx背景磁场/>即可获取得到非金属涂层的厚度，从而解决了现有技术中对应未知厚度涂层提离高度测量的难题，为后续步骤裂纹长度及裂纹深度的量化奠定了基础。
步骤三：获取固定提离T 0下的裂纹长度L、裂纹深度D与Bz畸变量的关系；
对固定提离T 0下的Bz畸变量进行归一化，得到归一化的固定提离T 0下的Bz畸变量/>与固定提离T 0下的裂纹长度L、裂纹深度D的拟合关系。
在完成步骤二的基础上，进一步继续完成步骤三。具体的，仿真计算得到固定提离T 0为1mm，裂纹长度L为5mm～50mm（间隔5mm），深度D为1mm～8mm（间隔1mm）下的Bz畸变量，从而确定Bz畸变量/>与固定提离T 0下的裂纹长度L、裂纹深度D之间的关系（绘制关系图）。如图4所示，根据优选实施例归一化的固定提离T 0下的Bz畸变量/>与固定提离T 0下的Bz畸变量/>之间的关系：即/>，得到归一化的固定提离T 0下的Bz畸变量/>，并得到归一化的Bz畸变量/>与裂纹长度L、裂纹深度D之间的拟合公式：。
步骤四：分别获取固定提离T 0下的Bz畸变量和任意提离T下的Bz畸变量/>；将任意提离T下的Bz畸变量/>与固定提离T 0下的Bz畸变量/>作比，得到衰减系数/>；
拟合得到任意提离T与衰减系数K的关系曲线。
在完成步骤三的基础上，进一步继续完成步骤四。具体的，分别获取固定提离T 0（固定提离T 0为1mm）下的Bz畸变量和任意提离T（任意提离T分别为1mm，2mm，3mm，4mm，5mm）下的Bz畸变量/>；而后，对任意提离T下的Bz畸变量/>与固定提离T 0下的Bz畸变量/>作比，得到衰减系数/>。
在此基础上，进一步拟合得到任意提离T与衰减系数K的关系曲线（绘制得到的关系曲线图，如图5所示），其中，任意提离T与衰减系数K的拟合公式，满足：。需要说明的一点是，经研究发现，衰减系数K与裂纹深度无关，其仅与提离高度相关，由此技术人员可通过衰减系数K获取任意提离T高度下不同大小裂纹的信号衰减程度。
步骤五：利用交流电磁场探头沿着试件表面平行扫查，获取未知提离T’下的Bx’信号和Bz’信号。
在完成步骤四的基础上，进一步继续完成步骤五。需要说明的是，为完成后续步骤，技术人员准备了含有裂纹的铝试件，其中，裂纹长度为30mm，裂纹深度为5mm，裂纹宽度为0.5mm，并制作了3mm厚的亚克力板放置于铝试件表面，以此来模拟3mm的提离；而后，利用交流电磁场探头沿着含有亚克力板的试件表面平行扫查，以此获取未知提离T’下的Bx’信号和Bz’信号，其信号形式如图6所示。
步骤六：提取Bz’信号的Bz’峰谷间距P Bz’ ;
根据步骤一得到的裂纹长度L与Bz峰谷间距P Bz 的拟合关系，计算Bz’峰谷间距P Bz’ 所对应的裂纹长度L’。
经实验，提取Bz’信号的Bz’峰谷间距P Bz’ 为28.5mm，根据步骤一得到的裂纹长度L与Bz峰谷间距P Bz 的拟合关系，计算裂纹长度L’为30.96mm，与实际尺寸的相对误差约为3.2%。
步骤七：提取Bx’信号的Bx’背景磁场，并对未知提离T’下的Bx’背景磁场/>归一化；
根据步骤二得到的归一化的任意提离T下的Bx背景磁场与固定提离T 0下的Bx背景磁场/>之间的拟合关系，计算出未知提离T’；并根据步骤四得到的任意提离T与衰减系数K的关系曲线，确定未知提离T’下的衰减系数K’。
而后，提取Bx’信号的Bx’背景磁场为2838mV，并对未知提离T’下的Bx’背景磁场/>归一化。其中，归一化的未知提离T’下的Bx’背景磁场/>为2.172。利用步骤二得到的归一化的任意提离T下的Bx背景磁场/>与固定提离T 0下的Bx背景磁场/>之间的拟合关系，计算出未知提离T’为3.057mm，其相对误差约为1.9%；而未知提离T’下的衰减系数K’为0.412。
步骤八：提取Bz’信号的Bz’畸变量；
根据步骤七得到的未知提离T’下的衰减系数K’，将未知提离T’下的Bz’畸变量等效补偿描述为固定提离T 0下的Bz’’畸变量/>；
对等效补偿描述得到的固定提离T 0下的Bz’’畸变量进行归一化，得到归一化的固定提离T 0下的Bz’’畸变量/>。
具体的，提取Bz’信号的Bz’畸变量为449mV，而后根据步骤七得到的未知提离T’下的衰减系数K’，将未知提离T’下的Bz’畸变量/>等效补偿描述为固定提离T 0下的Bz’’畸变量/>1089mV。此时，归一化的固定提离T 0下的Bz’’畸变量/>为0.724。
步骤九：根据步骤三得到的归一化的固定提离T 0下的Bz畸变量与固定提离T 0下的裂纹长度L、裂纹深度D的拟合关系，基于步骤八得到的归一化的固定提离T 0下的Bz’’畸变量/>、步骤六计算得到的Bz’峰谷间距P Bz’ 所对应的裂纹长度L’，计算出未知提离T’下的裂纹深度D’。
最后，将步骤八得到的归一化的固定提离T 0下的Bz’’畸变量（/>为0.724）、步骤六计算得到的Bz’峰谷间距P Bz’ 所对应的裂纹长度L’（裂纹长度L’为30.96mm，），代入步骤三得到的归一化的固定提离T 0下的Bz畸变量/>与固定提离T 0下的裂纹长度L、裂纹深度D的拟合关系中，即可计算出未知提离T’下的裂纹深度D’为5.216mm，其相对误差约为4.32%。
至此，本发明提供的基于交流电磁场的金属表面裂纹定量评估方法，借助衰减系数获得了任意高度条件下的Bz信号畸变量；借助Bz信号畸变量进一步实现对裂纹长度和裂纹深度的评估；而后，通过将任意未知提离等效转换为传统恒定提离条件，进而借助Bx信号畸变量评估裂纹深度、借助Bz信号畸变量评估裂纹长度，评估计算精度提升的同时还简化了计算的流程，为解决任意提离条件下裂纹精确评估的难题提供了帮助。
本发明提供了一种基于交流电磁场的金属表面裂纹定量评估方法，其中该评估方法包括有如下步骤：首先，获取固定提离T 0下的裂纹长度L、裂纹深度D与Bz峰谷间距P Bz 的关系、提取固定提离T 0下的Bx背景磁场以及任意提离T下的Bx背景磁场/>，得到归一化的任意提离T下的Bx背景磁场/>与固定提离T 0下的Bx背景磁场/>之间的拟合关系。上述步骤用于获取非金属涂层的厚度，解决未知厚度涂层产生的提离高度测量难题，为后续步骤中裂纹长度及裂纹深度的量化奠定基础。而后，得到衰减系数/>，拟合得到任意提离T与衰减系数K的关系曲线；经前期研究发现，衰减系数K与裂纹深度无关，而是仅与提离高度相关，由此可用衰减系数K分析得到不同提离高度下不同大小裂纹的信号衰减程度。而后，利用交流电磁场探头沿着试件表面平行扫查，获取未知提离T’下的Bx’信号和Bz’信号；并提取Bz’信号的Bz’峰谷间距P Bz’ ，根据拟合公式反推计算出对应的裂纹长度L’；提取Bx’信号的Bx’背景磁场/>，根据拟合公式反推计算未知提离T’以及未知提离T’下的衰减系数K’；提取Bz’信号的Bz’畸变量/>；，根据拟合公式反推计算出对应的裂纹深度D’。
具有上述步骤特征的基于交流电磁场的金属表面裂纹定量评估方法，通过拟合得到固定提离T 0下、任意提离T下的多种数据拟合关系；而后利用衰减系数对未知提离T’下的磁场信号进行补偿，从而反推计算对应的裂纹长度L’以及对应的裂纹深度D’，实现对任意未知提离T’下非金属涂覆层下结构物表面裂纹的准确评估。上述具体步骤可以简述为：借助衰减系数即可获得任意高度条件下的Bz信号畸变量；借助Bz信号畸变量进一步实现对裂纹长度和裂纹深度的评估；将任意未知提离等效转换为传统恒定提离条件，进而借助Bx信号畸变量评估裂纹深度、借助Bz信号畸变量评估裂纹长度。因此，本发明提供的基于交流电磁场的金属表面裂纹定量评估方法，提升了数据计算精度，同时简化了计算流程，解决任意提离条件下裂纹精确评估难题。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (3)
1.一种基于交流电磁场的金属表面裂纹定量评估方法，其特征在于，包括有如下步骤：
步骤一：获取固定提离T 0下的裂纹长度L、裂纹深度D与Bz峰谷间距P Bz 的关系，拟合得到裂纹长度L与Bz峰谷间距P Bz 的拟合关系；
步骤二：分别提取固定提离T 0下的Bx背景磁场以及任意提离T下的Bx背景磁场/>；
将任意提离T下的Bx背景磁场归一化，得到归一化的任意提离T下的Bx背景磁场/>与固定提离T 0下的Bx背景磁场/>之间的拟合关系；
步骤三：获取固定提离T 0下的裂纹长度L、裂纹深度D与Bz畸变量的关系；
对固定提离T 0下的Bz畸变量进行归一化，得到归一化的固定提离T 0下的Bz畸变量与固定提离T 0下的裂纹长度L、裂纹深度D的拟合关系；
步骤四：分别获取固定提离T 0下的Bz畸变量和任意提离T下的Bz畸变量/>；将任意提离T下的Bz畸变量/>与固定提离T 0下的Bz畸变量/>作比，得到衰减系数/>；
拟合得到任意提离T与衰减系数K的关系曲线；
步骤五：利用交流电磁场探头沿着试件表面平行扫查，获取未知提离T’下的Bx’信号和Bz’信号；
步骤六：提取Bz’信号的Bz’峰谷间距P Bz’ ;
根据步骤一得到的裂纹长度L与Bz峰谷间距P Bz 的拟合关系，计算Bz’峰谷间距P Bz’ 所对应的裂纹长度L’；
步骤七：提取Bx’信号的Bx’背景磁场，并对未知提离T’下的Bx’背景磁场/>归一化；
根据步骤二得到的归一化的任意提离T下的Bx背景磁场与固定提离T 0下的Bx背景磁场/>之间的拟合关系，计算出未知提离T’；并根据步骤四得到的任意提离T与衰减系数K的关系曲线，确定未知提离T’下的衰减系数K’；
步骤八：提取Bz’信号的Bz’畸变量；
根据步骤七得到的未知提离T’下的衰减系数K’，将未知提离T’下的Bz’畸变量等效补偿描述为固定提离T 0下的Bz’’畸变量/>；
对等效补偿描述得到的固定提离T 0下的Bz’’畸变量进行归一化，得到归一化的固定提离T 0下的Bz’’畸变量/>；
步骤九：根据步骤三得到的归一化的固定提离T 0下的Bz畸变量与固定提离T 0下的裂纹长度L、裂纹深度D的拟合关系，基于步骤八得到的归一化的固定提离T 0下的Bz’’畸变量/>、步骤六计算得到的Bz’峰谷间距P Bz’ 所对应的裂纹长度L’，计算出未知提离T’下的裂纹深度D’。
2.根据权利要求1所述的一种基于交流电磁场的金属表面裂纹定量评估方法，其特征在于，所述步骤二中将任意提离T下的Bx背景磁场归一化后，归一化的任意提离T下的Bx背景磁场/>与固定提离T 0下的Bx背景磁场/>之间的拟合关系，满足：。
3.根据权利要求1所述的一种基于交流电磁场的金属表面裂纹定量评估方法，其特征在于，所述步骤三中对固定提离T 0下的Bz畸变量进行归一化后，归一化的固定提离T 0下的Bz畸变量/>与固定提离T 0下的Bz畸变量/>之间的关系，满足：。
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110243922A (zh) * | 2019-06-19 | 2019-09-17 | 中国石油大学(华东) | 铁磁性材料不规则裂纹acfm可视化成像方法 |
| CN111398409A (zh) * | 2020-01-09 | 2020-07-10 | 中国海洋石油集团有限公司 | 基于交流电磁场的水下导电金属材料裂纹剖面重构方法 |
-
2023
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Patent Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN110243922A (zh) * | 2019-06-19 | 2019-09-17 | 中国石油大学(华东) | 铁磁性材料不规则裂纹acfm可视化成像方法 |
| CN111398409A (zh) * | 2020-01-09 | 2020-07-10 | 中国海洋石油集团有限公司 | 基于交流电磁场的水下导电金属材料裂纹剖面重构方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| JIANCHAO ZHAO 等: "A Surface Crack Assessment Method Unaffected by Lift-Off Based on ACFM", 《IEEE SENSORS JOURNAL》, vol. 22, no. 22, pages 21942 - 21951 * |
| 郑玲慧;任尚坤;王景林;: "ACFM技术的表面裂纹识别和尺寸反演算法研究", 测控技术, no. 05, pages 90 - 95 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117761166A (zh) * | 2024-02-22 | 2024-03-26 | 中国石油大学(华东) | 一种管道裂纹电磁超声量化方法及电磁超声扭转导波换能器 |
| CN117761166B (zh) * | 2024-02-22 | 2024-05-03 | 中国石油大学(华东) | 一种管道裂纹电磁超声量化方法及电磁超声扭转导波换能器 |
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