DE102008016032A1 - Method for reduction of digital data obtained from drive of pipeline pig and non-suppression of data to failure location to be observed, involves not resetting individual outliers of recognition of display, so that gap criterion is active - Google Patents

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Abstract

The method involves enabling recognition of a display, when an incrementer reaches an interval of a value to be given for definition of the display. Amplitudes of vectors of shots with marking and other shots are stored up to end of the display. A decrementer is increased, when interval marking does not exist and the incrementer exceeds a starting sequence parameter. Individual outliers of the recognition of the display are not reset, so that a gap criterion is active, when the incrementer exceeds a starting sequence.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduktion der aus der Fahrt eines Rohrleitungsmolches durch eine zu untersuchende Rohrleitung gewonnenen digitalen Daten und Nichtunterdrückung der Daten zu einem zu beachtenden Fehlerort. Die digitalen Daten werden aus mit dem mit Ultraschallsensoren bestückten Ultraschallmolch durch Beschallung der Rohrwand erhaltenen analogen Messwerten erzeugt.The The invention relates to a method for the reduction of the drive a pipeline pig through a pipeline to be examined obtained digital data and non-suppression of the data to a fault location to be considered. The digital data will be off with the ultrasound pig equipped with ultrasonic sensors produced by sonication of the pipe wall analog measured values.

Zum Prüfen von Rohrleitungen, insbesondere für den Öl- oder Gastransport, sind Prüfmolche bekannt die am Außenumfang spezifisch empfindliche Prüfköpfe so genannte Sensoren, angebracht haben, mittels derer der Zustand der Leitung überprüft werden kann. Der Molch wird mit dem Transportmedium der Pipeline angetrieben. Die Sensoren können auf unterschiedlichen physikalischen Prinzipien beruhen. Bekannt sind piezoelektrische, elektroakustische und elektromagnetische Sensoren. Jeder Quadratzentimeter der Pipelinewand wird von dem Messsystem mehrfach abgetastet. Demzufolge ist eine hohe Anzahl von Sensoren erforderlich. In azimutaler Richtung bestimmt der Pipelinedurchmesser die Anzahl der erforderlichen Sensoren und damit die Ortsauflösung. In Längsrichtung wird die Ortsauflösung durch die Anzahl der Messungen im Verhältnis zur Vortriebsgeschwindigkeit bestimmt. Die Daten der Sensoren werden im Molch erfasst und reduziert. Die zur Schadendetektion notwendigen Daten werden abgespeichert und nach Beendigung eines Prüflaufs offline ausgewertet (siehe NACHRICHTEN – Forschungszentrum Karlsruhe, Jahrg. 39 3/2007, S. 190–196 ).For testing pipelines, in particular for oil or gas transport, are known test specimens on the outer circumference specifically sensitive probes so-called sensors, mounted by means of which the condition of the line can be checked. The pig is powered by the transport medium of the pipeline. The sensors can be based on different physical principles. Piezoelectric, electroacoustic and electromagnetic sensors are known. Every square centimeter of the pipeline wall is scanned several times by the measuring system. As a result, a large number of sensors are required. In the azimuthal direction, the pipeline diameter determines the number of required sensors and thus the spatial resolution. In the longitudinal direction, the spatial resolution is determined by the number of measurements in relation to the propulsion speed. The data of the sensors are recorded and reduced in the pig. The data required for the damage detection are stored and evaluated offline after completion of a test run (see NEWS - Forschungszentrum Karlsruhe, Jahrg. 39 3/2007, S. 190-196 ).

Das eingesetzte Verfahren arbeitet mit Transversalwellen, die durch Schrägeinschallung so erzeugt werden, dass sie sich in der Wand unter einem Winkel von ca. 45° zur Oberfläche durch die Rohrwand ausbreiten. Radial verlaufende Außen- oder Innenrisse können damit empfindlich nachgewiesen werden, da der Ultraschall von diesen in der Regel stark reflektiert wird, in der Fachwelt als Winkelspiegeleffekt bekannt. Das Verfahren selbst hat sich zur Rissprüfung seit langem bewährt und zählt in der Ultraschallprüfung zu den Standardprüfverfahren.The used method works with transversal waves through Beveling be generated so that they are in the wall at an angle of about 45 ° to the surface spread through the pipe wall. Radially extending outer or internal cracks can be sensitively detected since the ultrasound is usually strongly reflected by these, Known in the art as an angle mirror effect. The procedure itself has has long proven itself for crack testing and counts in the ultrasound test to the standard test procedures.

Die Prüfköpfe bzw. Sensoren befinden sich auf dem vorgegebenen Umfangsbereich des Ultraschallmolches, mit dem sie an der Rohrinnenwand der zu untersuchenden Pipeline entlang gleiten. Ein beweglicher Sensorträger aus Polyurethan, der mit Federn an die Wand angedrückt wird trägt die Sensoren. Durch den Aufbau des Sensorträgers wird eine weitgehend konstanter Einschallungswinkel und ein nahezu konstanter Abstand, die Vorlaufstrecke für den Schall, zwischen Sensor und Rohrinnenwand erreicht. Die Einschallung erfolgt in zwei Richtungen: im Uhrzeiger- und Gegenuhrzeigersinn, dadurch wird die Rohrwand redundant überprüft.The Test probes or sensors are located on the predetermined circumferential region of the ultrasonic pig, with which they slide along the pipe inner wall of the pipeline under investigation. A movable sensor carrier made of polyurethane, with springs pressed against the wall carries the sensors. Due to the structure of the sensor carrier is a largely constant angle of incidence and a nearly constant distance, the delay line for the sound, between sensor and Tube inner wall reached. The insonification takes place in two directions: clockwise and counterclockwise, this is the pipe wall checked redundantly.

Die Sensoren befinden sich auf dem vorgegebenen Umfangsbereich des Ultraschallmolches, mit dem sie an der Rohrinnenwand der zu untersuchenden Pipeline entlang gleiten. Ein beweglicher Sensorträger aus Polyurethan, der mit Federn an die Wand angedrückt wird trägt die Sensoren. Durch den Aufbau des Sensorträgers wird eine weitgehend konstanter Einschallungswinkel und ein nahezu konstanter Abstand, die Schallvorlaufstrecke, zwischen Sensor und Rohrinnenwand erreicht.The Sensors are located on the predetermined circumferential area of the ultrasonic pig, with the pipe at the inner wall of the pipeline to be examined glide along. A movable sensor carrier made of polyurethane, which is pressed against the wall with springs the sensors. Due to the structure of the sensor carrier is a largely constant angle of incidence and a nearly constant Distance, the sound flow path, between sensor and pipe inner wall reached.

Die Einschallung erfolgt in zwei Richtungen (im Uhrzeiger- und Gegenuhrzeigersinn), dadurch wird eine redundante Überprüfung der Pipelinewand erzielt.The Sound is recorded in two directions (clockwise and counterclockwise), This will be a redundant check on the pipeline wall achieved.

Typischerweise werden Sensoren mit Frequenzen von ca. 4 MHz eingesetzt. Die Daten der elektromagnetischen Sensoren werden mit Hilfe von Analog-Digital-Wandlern in einer Auflösung von 10–12 Bit mit einer Abtastrate von typischerweise 50 MHz aufgezeichnet. Für einen Prüfmolch mit 896 Sensoren entspricht das einer Ortsauflösung von 8 mm bei 1400 mm Rohrdurchmesser, wobei jeweils bis zu 32 Sensoren gemultiplext werden. Bei einer Prüfgeschwindigkeit von 1 m/sec fallen auf einer Pipelinestrecke von 500 km ca. 900 TByte an Daten an. Diese müssen während des Prüflaufes gespeichert werden. Damit sich die Datenmenge in abspeicherbaren Größenordnungen bewegt und der Molch eine wirtschaftliche Reichweite erreicht, wird eine Datenreduktion durchgeführt.typically, sensors with frequencies of approx. 4 MHz are used. The data The electromagnetic sensors are powered by analog-to-digital converters in a resolution of 10-12 bits with a sampling rate typically recorded at 50 MHz. For a test pig with 896 sensors this corresponds to a spatial resolution of 8 mm at 1400 mm pipe diameter, each with up to 32 sensors be multiplexed. At a test speed of 1 m / sec fall on a pipeline route of 500 km about 900 TB on data. These must be during the test run get saved. Thus the amount of data in storable Magnitudes moved and the newt an economic Reached reach, a data reduction is performed.

Datenreduktionsverfahren dienen dazu die wesentlichen Merkmale eines Signals zu extrahieren und mit einer Mindestanzahl von Bits so genau wie möglich darzustellen, um damit die zu speichernde Datenmenge zu minimieren. Durch Kenntnis der Struktur der Daten und deren Gewichtung für die offline Defektbestimmung kann man durch die Entwicklung einer speziellen an die Anforderungen der Signalauswertung angepassten Reduktionsmethode deutlich höhere Reduktionsfaktoren erzielen.Data reduction method serve to extract the essential characteristics of a signal and with a minimum number of bits as accurate as possible to minimize the amount of data to be stored. By knowing the structure of the data and their weighting for The offline Defektbestimmung can one by the development of a specially adapted to the requirements of the signal evaluation Reduction method achieve significantly higher reduction factors.

Das Echosignal des Sensors wird verstärkt und mit einem Bandpass gefiltert. Anschließend erfolgt eine Digitalisierung, beispielsweise mit 50 MHz Abtastrate, und eine Logarithmierung sowie eine online Bewertung mit Hilfe einer Recheneinheit. Das zur Anwendung gelangende Verfahren wurde bezüglich Aufwand und Realisierungsmöglichkeiten an die Ansprüche und Gegebenheiten der Molchtechnologie angepasst.The echo signal from the sensor is amplified and filtered with a bandpass filter. This is followed by digitization, for example with a sampling frequency of 50 MHz, and logarithmization and an online evaluation tion with the help of a computer. The process used was adapted to the requirements and conditions of the pig technology with regard to effort and possibilities of realization.

Konventionelle Rechensysteme finden im Molch keinen Platz, sie würden außerdem zu viel Energie benötigen. Deshalb wurden platz- und energiesparende Recheneinheiten entwickelt die speziell an die Anforderungen im Molch und auf die verwendeten Algorithmen angepasst wurden.conventional Computing systems find no place in the newts, they would also need too much energy. That's why Space- and energy-saving computing units are specially developed to the requirements in the pig and the algorithms used were adjusted.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Reduktion von aus Messwerten gewonnenen Daten in einem Ultraschall-Molch bereitzustellen, der vorzugsweise Risse, rissähnliche Strukturen oder sonstige Abnormalitäten in einer Rohrwand detektiert.Of the Invention is based on the object, a method for reduction provide data obtained from readings in an ultrasonic pig, preferably cracks, crack-like structures or otherwise Abnormalities detected in a pipe wall.

Die Erfindung wird durch ein Verfahren gemäß den Verfahrensschritten des Anspruchs 1 gelöst. Das Verfahren erbringt in Abhängigkeit von dem Zustand der Pipeline eine Datenreduktion von ca. Faktor 5000–15000. Die Datenmenge von 900 TByte kann da durch auf ca. 180–60 GByte reduziert werden. Die Datenmenge kann auf einem robusten, schock- und temperaturresistenten Massenspeicher abgelegt werden.The Invention is achieved by a method according to the method steps of claim 1. The procedure provides depending on from the state of the pipeline a data reduction of about factor 5000-15000. The data volume of 900 TByte can da by on about 180-60 GByte be reduced. The amount of data can be on a robust, shock and temperature resistant mass storage are stored.

Ein Vorzug des Verfahrens ist, dass es ich es sich dynamisch an sich ändernde Untergrundstrukturen in einer Pipeline anpasst. Ein weiterer Vorzug ist, dass es speziell auf die Struktur einer Rissanzeige optimiert ist, so dass eine hohe Reduktion bei gleichzeitiger Selektion der wesentlichen Daten zur Defektdimensionierung erzielt wird.One The merit of the procedure is that it is dynamically changing itself Adjust underground structures in a pipeline. Another advantage is that it is specially optimized for the structure of a crack indicator, so that a high reduction with simultaneous selection of the essential Data for defect sizing is achieved.

Die Datenreduktion im Rissprüfmolch wird für jeden Sensor unabhängig vom Dateninhalt der anderen Sensoren durchgeführt. Sie zerfällt in mehrere Schritte:The Data reduction in the crack test pig will be for everyone Sensor independent of the data content of the other sensors carried out. It breaks down into several steps:

Der Vektorisierung der Ultraschalldaten liegen zugrunde:

  • a) a) die Gleichrichtung;
  • b) b) die Spitzendetektion zur Bestimmung des Maximum einer Halbwelle;
  • c) c) der Algorithmus zur Auswahl von Spitzenmaxima, er liefert Wertepaare aus Amplitude und Laufzeit, die so genannten Vektoren, mit denen die Maxima des Ultraschall-Einhüllende anzeigt werden (siehe DE 10 2005 005 386 );
  • d) d) die Selektion von Vektoren unterhalb einer parametrisierten Schwelle zur Extraktion des Rauschens.
The vectorization of the ultrasound data is based on:
  • a) the rectification;
  • b) b) the peak detection for determining the maximum of a half-wave;
  • c) c) the algorithm for selecting peak maxima, it provides value pairs of amplitude and time, the so-called vectors, with which the maxima of the ultrasonic envelope are displayed (see DE 10 2005 005 386 );
  • d) the selection of vectors below a parameterized threshold for the extraction of noise.

Das Reduktionsverfahren basiert auf einer Linienverfolgung mit dynamischen Schwellwerten kombiniert mit einem Lückenkriterium in einer Anzahl von Intervallen deren zeitlicher Startpunkt dynamisch nachgeführt wird. Es teilt sich auf in:

  • – Die Mittelwertbildung der Vorlaufzeit als Startpunkt der Reduktionsintervalle. Von allen Vektoren eines Schusses mit einer Laufzeit unterhalb einer vorzugebenden Schranke, dem Parameter t_vorl_high_bound, wird der Vektor mit maximaler Amplitude bestimmt und die zugehörige Laufzeit ermittelt. Diese geht in eine zweistufige Mittelwertsberechnung ein, wobei zunächst jeweils aus einer festen Anzahl von Vorlaufzeiten der arithmetische Mittelwert gebildet und in einen Ringpuffer eingetragen wird, und aus den so erhaltenen Mittelwerten anschließend ein gleitender Mittelwert über eine feste Anzahl berechnet wird. Durch die Mittelwertbildung der Vorlaufzeit wird die Bewegung der Sensoren auf dem flexiblen Sensorträger ausgeglichen und somit die Zuordnung zwischen Laufzeit und Ort korrigiert. Das bedeutet, dass der Startpunkt der Reduktionsintervalle dynamisch nachgeführt wird, um die Krümmung und Ovalitäten der Rohre auszugleichen. Dieses zweistufige Verfahren hat den Vorteil der Möglichkeit einer hinreichenden Tiefe der gleitenden Mittelwertbildung bei gleichzeitig geringem Speicherplatzbedarf.
  • – Die Schwellwertberechnung: In einem vorzugebenden Abstand, Parameter intv_strt, vom aktuellen Vorlaufzeitmittelwert werden eine Anzahl Intervalle, Parameter n_intv, einer vorzugebenden Länge, Parameter t_intv_len, definiert. Jedem dieser Zeitintervalle ist eine aktuelle Schwelle zugeordnet, die sich als Summe aus einem aktuellen Amplitudenmittelwert und einem vorzugebenden Offset ergibt. Zur Bestimmung des aktuellen Mittelwertes wird zunächst aus allen Amplituden von Vektoren im entsprechenden besetzten Reduktionsintervall, die unterhalb der alten Schwelle liegen, das arithmetische Mittel gebildet. Dieses Mittel geht dann in eine gleitende Mittelwertbildung über eine Anzahl von Schüssen, Parameter n_bckgrd_cyc, ein. Für unbesetzte Reduktionsintervalle lässt sich ein arithmetisches Mittel nicht bilden, dort wird als Ersatzwert der alte gleitende Mittelwert für das entsprechende Intervall eingesetzt. Für unbesetzte Reduktionsintervalle kann alternativ auch das Maximum der Halbwellenmaxima verwendet werden (Anspruch 5). Der Schwellwert als Triggerbedingung errechnet sich für jedes Intervall aus dem Mittelwert, addiert mit einem Parameter. Übersteigt eine Amplitude den Triggerwert so wird die Amplitude bei der Mittelwertbildung nicht berücksichtigt.
  • – Die Intervallmarkierung: Übersteigt die Amplitude eines Vektors in einem Intervall den zum Intervall zugehörenden Schwellwert, wird ein Marker in dem spezifischen und den beiden direkt benachbarten Intervallen gesetzt. Durch die Markierung der Nachbarintervalle können schräg zur Rohrachse liegende Rissstrukturen noch erkannt werden. Je nach Stand werden die verschiedenen Zähler (ZU, ZD) inkrementiert oder dekrementiert.
  • – Das Längenkriterium: Für jedes Intervall existieren zur Anzeigenerkennung ein Aufwärtszähler (ZU), in der Fachsprache Up-Zähler genannt, und zur Erkennung des Endes einer Anzeige einen Abwärtszähler (ZD), in der Fachsprache Down-Zähler genannt. Eine Anzeigenerkennung liegt vor, wenn einer der Aufwärtszähler der Intervalle den vorzugebenden Wert zur Anzeigenauslösung, Parameter SD, erreicht. Dann sollen alle Vektoren aller Schüsse, die hierzu geführt haben und alle weiteren Schüsse bis zum Ende der Anzeige abgespeichert werden. Das Ende einer Anzeige liegt vor, wenn in einer Anzeige der Down_Zähler eines Intervalls, das zur Anzeigenerkennung geführt hat den Wert zur Erkennung des Endes einer Anzeige, Parameter n_crck_trig_down, erreicht hat.
  • – Das Lückenkriterium: Ein Lückenkriterium dient dazu, dass einzelne Ausreißer die Anzeigenerkennung nicht zurücksetzen. Dieses Lückenkriterium wird erst aktiv, wenn der Aufwärtszähler ZU eine Anfangssequenz, Parameter ZX, übersteigt.
  • – Zusätzliche Anzeigenerkennung: Unabhängig vom Stand des Aufwärtszählers kann auch eine Anzeigenauslösung aktiviert werden, wenn eine Amplitude eine zusätzliche Schwelle SB übersteigt. Nur die Anfangssequenz muss erreicht sein. Die zweite Schwelle hilft dazu orthogonal zur Rohrachse liegende Risse mit der notwendige Datenreduktion zu erkennen. Bei dieser Rissart ist die normale Anzeigenlänge reduziert. Die Risslänge wird durch die Anzahl der nebeneinander liegenden Sensoren, die den Riss erkennen, bestimmt.
The reduction method is based on a line trace with dynamic thresholds combined with a gap criterion in a number of intervals whose time starting point is tracked dynamically. It is divided into:
  • - The averaging of the lead time as the starting point of the reduction intervals. Of all the vectors of a shot with a running time below a barrier to be specified, the parameter t_vorl_high_bound, the vector with maximum amplitude is determined and the associated runtime is determined. This is entered into a two-stage mean value calculation, wherein initially each of a fixed number of lead times the arithmetic mean is formed and entered into a ring buffer, and then from the averages thus obtained a moving average over a fixed number is calculated. By averaging the lead time, the movement of the sensors on the flexible sensor carrier is compensated and thus corrects the association between time and place. This means that the starting point of the reduction intervals is tracked dynamically to compensate for the curvature and ovality of the tubes. This two-step process has the advantage of providing a sufficient depth of moving averaging while requiring little storage space.
  • - The threshold value calculation: A number of intervals, parameter n_intv, a length to be specified, parameter t_intv_len are defined in a specified distance, parameter intv_strt, from the current lead time mean value. Each of these time intervals is assigned a current threshold, which results as the sum of a current average amplitude and an offset to be specified. To determine the current mean value, the arithmetic mean is first formed from all amplitudes of vectors in the corresponding occupied reduction interval which are below the old threshold. This means then enters a moving averaging over a number of shots, parameter n_bckgrd_cyc. For unoccupied reduction intervals, an arithmetic mean can not be formed, where the old moving average for the corresponding interval is used as substitute value. For unoccupied reduction intervals, alternatively, the maximum of the half-wave maxima can be used (claim 5). The threshold value as a trigger condition is calculated for each interval from the mean value, added with a parameter. If an amplitude exceeds the trigger value, the amplitude is not taken into account in the averaging.
  • - The interval marker: Exceeds the amplitude of a vector in an interval to that of the interval hearing threshold, a marker is set in the specific and the two directly adjacent intervals. By marking the neighboring intervals, crack structures lying obliquely to the pipe axis can still be detected. Depending on the status, the various counters (ZU, ZD) are incremented or decremented.
  • - The length criterion: For each interval, an up-counter (ZU), known in technical jargon as an up-counter, exists for display recognition, and a down-counter (ZD), referred to as a down-counter in the jargon, for detecting the end of a display. Display recognition occurs when one of the up-counters of the intervals reaches the value for triggering the display, parameter SD. Then all vectors of all shots that have led to this and all other shots to the end of the display are stored. The end of an ad occurs when, in an ad, the down_counter of an interval leading to ad recognition has reached the value to detect the end of an ad, parameter n_crck_trig_down.
  • - The gap criterion: A gap criterion serves to ensure that individual outliers do not reset the display recognition. This gap criterion only becomes active when the up counter ZU exceeds an initial sequence, parameter ZX.
  • - Additional display recognition: Regardless of the state of the up-counter, an indication trigger can also be activated if an amplitude exceeds an additional threshold SB. Only the initial sequence must be reached. The second threshold helps to detect cracks orthogonal to the pipe axis with the necessary data reduction. With this type of crack, the normal display length is reduced. The crack length is determined by the number of adjacent sensors that detect the crack.

Anhand der Zeichnung wird das Verfahren für einen beispielhaften Fall erläutert. In der Tabelle 1 sind die Zähler aufgeführt. Sie gibt eine Übersicht über das Verhalten der Up- und Down-Zähler bei gesetzten und nicht gesetzten Intervallmarkern.Based The drawing will illustrate the process for an exemplary Case explained. In Table 1 are the counters listed. It gives an overview the behavior of the up and down counter when set and not set interval markers.

In Tabelle 2 ist ein Beispiel für die Anzeigenerkennung mit den Zählern ZU und ZD sowie den Rissmarkern. Im oberen Teil der Tabelle ist die Schussfolge in einem Reduktionsintervall dargestellt. Die maximalen Vektoramplituden der Ultraschall-Schusssequenz und die vorgegebene Schwelle S sind eingetragen. Der vorzugebende Wert zur Anzeigenauslösung beträgt hier SU_P = 8. Der Aufwärtszähler ZU hat den Parameter SX_P = 3 überschritten. Der Abwärtszähler ZD des Intervalls hat den Wert zur Erkennung des Endes der Anzeige SD_P = 3 erreicht. Die Schwelle des Anzeigen-Triggers für das Ende ist hier gleich 3. In dem mittigen Teil der Tabelle 2 sind die beiden Triggerzähler in ihrer Zählweise zu der drüber liegenden Ultraschall-Schusssequenz angegeben. Im unteren Teil schließlich sind die hier 5 Rissmarker R zugeordnet.In Table 2 is an example of the display recognition with the counters ZU and ZD as well as the tear markers. At the top Part of the table is the shot sequence in a reduction interval shown. The maximum vector amplitudes of the ultrasound shot sequence and the predetermined threshold S are entered. The pretend Value for display triggering is here SU_P = 8. The up counter has the parameter SX_P = 3 exceeded. The down counter ZD of the interval has the value to detect the end of the display SD_P = 3 reached. The threshold of the ad trigger for the end here is equal to 3. In the middle part of Table 2 are the two trigger counters in their counting mode the ultrasound shot sequence lying above it. Finally, in the lower part, here are 5 crack markers R assigned.

In der Tabelle 3 ist die Situation von Tabelle 2 und zusätzlich die Schwelle SB (oben) sowie die zusätzlichen Rissmarker RB (unten) dargestellt.In Table 3 is the situation of Table 2 and in addition the threshold SB (top) and the additional crack markers RB (below) shown.

Es zeigen:It demonstrate:

1 die Sensoranordnung zur Rissprüfung; 1 the sensor arrangement for crack testing;

2 das Ultraschallecho eines Risses; 2 the ultrasonic echo of a crack;

3 die Vektordarstellung; 3 the vector representation;

4 die Ultraschallvektoren; 4 the ultrasonic vectors;

5 die Ultraschallvektoren und Rissmarker; 5 the ultrasonic vectors and crack markers;

6 die Zehn-Schussfolge; 6 the ten-shot sequence;

7 die alternative Berechnung. 7 the alternative calculation.

1 zeigt einen Schnitt durch eine Pipeline an der sich innen gerade der Leitungsmolch mit seiner Sensoranordnung befindet. Ausschnittsweise sind die links gemultiplexten Sensoren S11 bis S13 dargestellt, die von innen schräg in die Pipeline wand einschallen, etwa im Bereich von 45°. Der Schall dringt nach dem Vorlauf vom Sensor bis zur Innenwand schräg ein und wandert reflektierend in der Wand entgegen dem Uhrzeigersinn. Nach 3 Reflexionen in der Wand stößt die Schallkeule des Sensors 11 auf den von der Innenwand aus radial in der Wand verlaufenden Riss. Die Einschallung erfolgt auch im Uhrzeigersinn durch die 3 dargestellten Sensoren r1 bis r3. Die redundante Überprüfung der Pipelinewand wird dadurch möglich. Die Angabe: Sensor rn, deutet die um den Umfang verlaufende Sensoranordnung auf dem Pipeline-Molch an. 1 shows a section through a pipeline at the inside is just the line pig with its sensor array. The left-hand multiplexed sensors S11 to S13 are shown in detail, which are incident obliquely from the inside into the pipeline wall, for example in the region of 45 °. The sound penetrates obliquely after the flow from the sensor to the inner wall and moves in the wall in a counterclockwise direction. To 3 Reflections in the wall pushes the sound cone of the sensor 11 on the crack extending radially from the inner wall in the wall. The sound is also made in a clockwise direction by the 3 Darge put sensors r1 to r3. The redundant inspection of the pipeline wall is made possible. The indication: sensor rn indicates the circumferential sensor array on the pipeline pig.

2 zeigt die beispielhafte Analogaufnahme des Ultraschallechos von der Innenwand und in Folge eines Risses. Im Bereich von 33 μs hat das Oberflächenecho von der Pipeline-Innenwand ein Maximum, bei 51 bis 52 μs erscheint das maximale Rissecho. Dieses Signal wird nun im mitgeführten Rechner des Molches gleichgerichtet, die Maxima der Halbwellen bestimmt und die Amplituden/Laufzeitpaare, die Vektoren bestimmt. Die zeitlich zugeordnete Einzelvektordarstellung ist in 3 wiedergegeben, es zeigt das Ultraschallechobild nach der Selektion von Spitzenmaxima. Die Amplituden sind in einem für das Verfahren geeigneten Maßstab dargestellt. 2 shows the exemplary analog recording of the ultrasonic echo from the inner wall and as a result of a crack. In the region of 33 μs, the surface echo of the pipeline inner wall has a maximum, at 51 to 52 μs the maximum crack echo appears. This signal is now rectified in the entrained computer of the pig, determines the maxima of the half-waves and determines the amplitudes / delay pairs, the vectors. The temporally assigned single vector representation is in 3 reproduced, it shows the ultrasonic echo image after the selection of peak maxima. The amplitudes are shown in a scale suitable for the method.

Aus 3 werden durch Datenweiterverarbeitung aus den Ultraschallvektoren der Mittelwert der Vorlaufzeit, die Intervallgrenzen und die Schwellwerte ermittelt, wie es in 4 im Zeitfenster zwischen 25 und 40 μs dargestellt ist. Die Schwellwerte setzen sich jeweils aus dem Mittelwert des Untergrunds und einem vorgegebenen Offset zusammen. Dem aus dem Vorlaufecho ermittelten Mittelwert für die Vorlaufzeit folgt nach einer festzulegenden Laufzeit intv_strt der Start der aufeinander folgenden Reduktionsintervalle t_intv_len, deren Folge prozessorientiert und -geeignet festgelegt wird.Out 3 By data processing from the ultrasonic vectors, the mean of the lead time, the interval limits and the threshold values are determined, as shown in FIG 4 is shown in the time window between 25 and 40 μs. The threshold values are each composed of the mean value of the background and a predetermined offset. The mean value for the lead time, determined from the lead echo, is followed by the start of the successive reduction intervals t_intv_len after a defined duration intv_strt, the sequence of which is determined in a process-oriented and suitable manner.

Die gesamte Situation des Eintretens der Vektoren zeigt der obere Teil von 5 in dem Zeitfenster von 25 bis 65 μs. Die zeitliche Aufeinanderfolge der Einzelmaxima, der Beginn der Re duktionsintervalle mit den individuellen Schwellwerten ist eingetragen. Im unteren Teil der 5 ist die Problemzone, der Rissbereich nur noch durch die Intervallmarker markiert.The entire situation of the occurrence of the vectors is shown in the upper part of 5 in the time window of 25 to 65 μs. The temporal succession of the individual maxima, the beginning of the reduction intervals with the individual threshold values is entered. In the lower part of the 5 is the problem zone, the crack area only marked by the interval markers.

6 zeigt die Schussfolge von 10 aufeinander folgenden Ultraschallschüssen in Form der jeweiligen zeitlichen Aufeinanderfolge der Vektoren, den Start der Reduktionsintervalle und zwei Reduktionsintervalle die über die Schussfolge mit ihren zugehörigen Schwellen versehen sind. Leere Intervalle in den einzelnen Schüssen sind unbesetzte Intervalle. 6 10 shows the firing sequence of 10 successive ultrasound shots in the form of the respective temporal succession of the vectors, the start of the reduction intervals and two reduction intervals which are provided via the firing sequence with their associated thresholds. Empty intervals in each shot are unoccupied intervals.

In Anlehnung an Anspruch 5 ist in 7 die alternative Berechnung des Untergrunds der Intervalle durch die Bestimmung der Maxima der Werte der Halbwellen dargestellt. Zählerstand vor Schussauswertung Intervallmarker nicht gesetzt Intervallmarker gesetzt ZU < SX_P ZU = 0 ZU = ZU + 1, ZD = 0 ZU >= SX_P und ZU < SU_P und ZD < SD_P ZU = ZU + 1, ZD = ZD + 1 ZU = ZU + 1, ZD = 0 ZU = SU_P und ZD < SD_P – 1 ZU = ZU, ZD = ZD + 1 ZU = ZU, ZD = 0 ZU = SU_P und ZD = SD_P – 1 ZU = 0, ZD = SP ZU = ZU, ZD = 0 Tabelle 1 Zähler

Figure 00100001
Tabelle 2 Beispiel für Anzeigenerkennung mit den Zählern ZU, ZD und den Rissmarkern
Figure 00110001
Tabelle 3 Beispiel für Anzeigenerkennung mit den Zählern ZU, ZD und den Rissmarkern sowie der Zusatzschwelle SB In accordance with claim 5 is in 7 the alternative calculation of the background of the intervals is represented by the determination of the maxima of the values of the half-waves. Count before shot evaluation Interval marker not set Interval marker set TO <SX_P ZU = 0 CLOSE = CLOSE + 1, ZD = 0 ZU> = SX_P and ZU <SU_P and ZD <SD_P ZU = ZU + 1, ZD = ZD + 1 CLOSE = CLOSE + 1, ZD = 0 ZU = SU_P and ZD <SD_P - 1 ZU = ZU, ZD = ZD + 1 ZU = CLOSE, ZD = 0 ZU = SU_P and ZD = SD_P - 1 ZU = 0, ZD = SP ZU = CLOSE, ZD = 0 Table 1 counter
Figure 00100001
Table 2 Example of display recognition with the counters ZU, ZD and the tear markers
Figure 00110001
Table 3 Example of display recognition with the counters ZU, ZD and the tear markers as well as the additional threshold SB

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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  • - NACHRICHTEN – Forschungszentrum Karlsruhe, Jahrg. 39 3/2007, S. 190–196 [0002] - NEWS - Forschungszentrum Karlsruhe, Jahrg. 39 3/2007, S. 190-196 [0002]

Claims (5)

Verfahren zur Reduktion der aus der Fahrt eines Rohrleitungsmolches durch eine zu untersuchende Rohrleitung gewonnenen digitalen Daten und Nichtunterdrückung der Daten zu einem zu beachtenden Fehlerort, wobei die digitalisierten und vektorisierten Daten aus mit einem mit Ultraschallsensoren bestückten Ultraschallmolch während einer Fahrt durch eine zu untersuchende Rohrleitung durch Beschallung der Rohrwand erhaltenen analogen Messwerten erzeugt werden, bestehend aus den Verfahrensschritten: Mittelwert der Vorlaufzeit: von allen Vektoren eines Schusses mit einer Laufzeit unterhalb einer vorgegebenen Schranke wird der Vektor mit maximaler Amplitude bestimmt und die zugehörige Laufzeit ermittelt und daraus durch arithmetische Mittelung das Eintrittsecho bestimmt; Schwellwertberechnung: in einem vorzugebenden Abstand (t_int_strt) von dem aktuellen Mittelwert der Vorlaufzeit werden eine Anzahl Intervalle (n_intv), die Reduktionsintervalle, einer vorzugebenden Länge (t_intv_len) definiert, jedem dieser Reduktionsintervalle wird eine aktuelle Schwelle zugeordnet, die sich als Summe aus einem aktuellen Amplitudenmittelwert und einem vorzugebenden Offset ergibt, um so den Untergrund für jedes Reduktionsintervall dynamisch nachzuführen, zur Bestimmung des aktuellen Mittelwerts wird aus den Amp lituden der Vektoren im entsprechend besetzten Reduktionsintervall, die unterhalb der alten Schwelle liegen, das arithmetische Mittel gebildet, das in eine gleitende Mittelwertbildung über eine Anzahl (n_bckgrd_cyc) von Schüssen eingeht, für unbesetzte Reduktionsintervalle wird der alte gleitende Mittelwert des Reduktionsintervalls eingesetzt, der Schwellwert als Triggerbedingung errechnet sich für jedes Intervall aus dem Mittelwert, addiert mit einem Parameter, dem Offset; Intervallmarkierung: übersteigt in einem Intervall die Amplitude eines Vektors den zum Intervall gehörenden Schwellwert, wird ein Marker in dem spezifischen und den beiden unmittelbar benachbarten Intervallen gesetzt; Längenkriterium: für jedes Intervall existieren zur Anzeigenerkennung ein Aufwärtszähler (ZU) und zur Erkennung des Endes einer Anzeige ein Abwärtszähler (ZD), die vom Zustand der intervallmarkierung abhängig erhöht werden, wobei eine Anzeigenerkennung vorliegt, wenn der Aufwärtszähler der Intervalle den vorzugebenden Wert zur Anzeigenauslösung (SU-P) erreicht, der Aufwärtszähler (ZU) wird erhöht, sobald eine Intervallmarkierung vorliegt und der Zähler kleiner als der Wert SD ist, die Amplituden der Vektoren aller vorhergehenden Schüsse mit Markierung und alle weiteren Schüsse bis zum Anzeigenende werden abgespeichert, das Ende einer Anzeige liegt vor, wenn in einer Anzeige der Abwärtszähler (ZD) eines Intervalls, das zur Anzeigenerkennung geführt hat, den Wert zur Erkennung eines Anzeigenendes (SD_P) erreicht hat, der Abwärtszähler (ZD) wird erhöht, wenn keine Intervallmarkierung vorliegt und der Aufwärtszähler einen Parameter (SX_P) überschritten hat; Lückenkriterium: damit einzelne Ausreißer die Anzeigenerkennung nicht zurück setzen, wird ein Lückenkriterium aktiv, wenn der Aufwärtszähler (ZU) eine Anfangssequenz (SX_P) übersteigt;Procedure for the reduction of the drive of one Pipe pigs recovered through a pipeline to be examined digital data and non-suppression of data to one fault location to be considered, being the digitized and vectorized Data from with a equipped with ultrasonic sensors Ultrasonic pig while driving through a to be examined Pipeline obtained by sonication of the pipe wall analog measured values be generated, consisting of the process steps: Average the lead time: all vectors of a shot with one Running time below a given barrier, the vector with maximum amplitude and the associated runtime determines and from this by arithmetic averaging the entrance echo certainly; thresholding: in one to pretend Distance (t_int_strt) from the current mean of the lead time are a number of intervals (n_intv), the reduction intervals, defined length (t_intv_len), each these reduction intervals are assigned a current threshold, which is the sum of a current amplitude average and gives an offset to be given to the ground for dynamically track every reduction interval, to Determination of the current mean value is calculated from the amp Vectors in the corresponding occupied reduction interval below lie the old threshold, the arithmetic mean formed, the into a moving averaging over a number (n_bckgrd_cyc) of shots, for unoccupied reduction intervals the old moving average of the reduction interval is used, of the Threshold as a trigger condition is calculated for each Interval from the mean, added with a parameter, the offset; Interval mark: exceeds in an interval the amplitude of a vector to the interval belonging threshold, becomes a marker in the specific and the two immediately adjacent intervals; Length criterion: For every interval, there is an up-counter for the display recognition (TO) and a down counter to detect the end of an ad (ZD), which depends on the state of the interval marker increase, where there is a display recognition, if the up-counter of the intervals is to be specified Display trigger value (SU-P) reached, the up counter (CLOSED) increases as soon as an interval mark is present and the counter is less than the value SD, the amplitudes the vectors of all previous shots with marker and all further shots until the end of the advertisement are saved, the The end of an ad is when the down counter is displayed (ZD) of an interval that led to display recognition has reached the value for detecting an end of the advertisement (SD_P) Has, the down counter (ZD) is increased, if there is no interval mark and the up counter has exceeded a parameter (SX_P); Gap criterion: in order to single outliers do not return the display recognition set, a gap criterion becomes active when the up counter (TO) exceeds an initial sequence (SX_P); Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass unabhängig vom Stand des Aufwärtszählers (ZU) eine Anzeigenaktivierung ausgelöst wird, wenn eine Amplitude eine weitere Schwelle, SB, übersteigt, wobei nur die Anfangssequenz SX_P erreicht sein muss und womit mit der weiteren Schwelle orthogonal zur Längsachse des zu untersuchenden Rohres liegende Risse mit Datenreduktion erkannt werden.Method according to claim 1, characterized in that that regardless of the state of the up-counter (ZU) a screen activation is triggered when an amplitude another threshold, SB, exceeds, with only the initial sequence SX_P must be reached and what with the further threshold orthogonal to the longitudinal axis of the pipe to be examined lying cracks be recognized with data reduction. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei orthogonalen Rissen in der Rohrwand die Anzeigenlänge reduziert wird.Method according to claim 2, characterized in that that for orthogonal cracks in the pipe wall, the display length is reduced. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Risslänge durch die Anzahl der nebeneinander liegenden Sensoren, die den Riss erkennen, bestimmt wird.Method according to claim 3, characterized that the crack length by the number of adjacent ones Sensors that detect the crack, is determined. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für unbesetzte Reduktionsintervalle anstelle des alten gleitenden Mittelwerts alternativ das Maximum der Halbwellenmaxima verwendet wird.Method according to claim 1, characterized in that that for unoccupied reduction intervals instead of the old one moving average alternatively the maximum of the half-wave maxima is used.
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