电磁多场耦合缺陷综合检测评价方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种电磁多场耦合缺陷综合检测评价方法及装置，其中，方法包括：对待测管道进行多场耦合磁化；对管道进行缺陷检测；对缺陷处的信号进行采集，以得到缺陷处的三维泄漏磁信号和阻抗电信号；对缺陷处的三维泄漏磁信号和阻抗电信号进行预处理；对预处理后的三维泄漏磁信号和阻抗电信号进行解耦分析，以得到解耦后的缺陷漏磁信号和涡流阻抗电信号；对解耦后的涡流阻抗电信号进行阻抗分析，并进行缺陷类型区分，以区分出腐蚀缺陷和裂纹缺陷；对解耦后的缺陷漏磁信号进行量化分析，并采用神经网络缺陷量化方法对缺陷的尺寸进行量化评价。该方法可以准确识别管道中的腐蚀和裂纹缺陷并进行尺寸量化，有效实现缺陷的综合检测评价。

【技术实现步骤摘要】
电磁多场耦合缺陷综合检测评价方法及装置
本专利技术涉及电磁无损检测
，特别涉及一种电磁多场耦合缺陷综合检测评价方法及装置。
技术介绍
在电磁无损检测中，对管道等铁磁性材料进行缺陷检测和评价是对被测工件安全评估的基础。最常见的缺陷类型包括腐蚀缺陷和裂纹缺陷，腐蚀缺陷是管道等铁磁性材料在使用过程中最容易产生的一种缺陷，严重时会导致工件的失效或破坏；裂纹缺陷是管道等铁磁性材料在使用过程中最最危险的一种缺陷，是导致工件发生脆性破坏的因素，同时又会促进裂纹的进一步扩大。因此，对腐蚀和裂纹缺陷的综合检测意义重大。然而，现有的漏磁检测技术仅能检测腐蚀缺陷，难以有效检测裂纹缺陷。相关技术中，管道环焊缝类裂纹缺陷三轴漏磁内检测线信号判定方法，利用三轴高清晰漏磁内检测线信号特征判定管道环焊缝类裂纹缺陷尺寸，但该方法仅能对管道环焊缝类的裂纹缺陷进行识别和判定，无法有效识别非环焊缝处的疲劳裂纹、腐蚀裂纹等缺陷。另外，基于交直流复合磁化的漏磁检测内外壁缺陷的识别方法，采用交直流复合磁化的方法进行缺陷识别，但该方法仅能识别内外壁缺陷，不能进一步识别腐蚀和裂纹缺陷，且无法进行缺陷量化评价。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种电磁多场耦合缺陷综合检测评价方法，该方法可以准确识别管道中的腐蚀和裂纹缺陷并进行尺寸量化，有效实现缺陷的综合检测评价。本专利技术的另一个目的在于提出一种电磁多场耦合缺陷综合检测评价装置。为达到上述目的，本专利技术一方面实施例提出了一种电磁多场耦合缺陷综合检测评价方法，包括以下步骤：步骤S1：对待测管道进行多场耦合磁化；步骤S2：沿管道轴向匀速前进，以对管道进行缺陷检测；步骤S3：对缺陷处的信号进行采集，以得到缺陷处的三维泄漏磁信号和阻抗电信号；步骤S4：对所述缺陷处的三维泄漏磁信号和阻抗电信号进行预处理；步骤S5：对预处理后的所述三维泄漏磁信号和阻抗电信号进行解耦分析，以得到解耦后的缺陷漏磁信号和涡流阻抗电信号；步骤S6：对所述解耦后的涡流阻抗电信号进行阻抗分析，并根据信号的相位角进行缺陷类型区分，以区分出腐蚀缺陷和裂纹缺陷；步骤S7：对所述解耦后的缺陷漏磁信号进行量化分析，并采用神经网络缺陷量化方法对缺陷的尺寸进行量化评价。本专利技术实施例的电磁多场耦合缺陷综合检测评价方法，通过多场耦合磁化，有效提高了获取缺陷信息的多向同步探测能力，结合缺陷泄漏磁信号和阻抗电信号进行综合分析评价，能够同时检测管道中的腐蚀和裂纹缺陷，并在区分缺陷类型后，进一步结合漏磁检测信号进行缺陷尺寸量化，有效实现缺陷的综合检测评价，克服了单一漏磁检测技术无法有效识别裂纹缺陷的限制，可靠性高、检测速度快、易于实现自动化，并且可以适用于各种铁磁性管道、钢板的缺陷检测评价中，具有较为广阔的应用前景。另外，根据本专利技术上述实施例的电磁多场耦合缺陷综合检测评价方法还可以具有以下附加的技术特征：进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述对待测管道进行多场耦合磁化，进一步包括：采用永磁体或直流线圈提供饱和直流磁化场，同时采用交流线圈提供高频交流磁化场，其中，所述高频交流激励频率在20-100kHz范围内，且交流磁化方向沿管道径向，直流磁化方向沿管道轴向。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述对缺陷处的信号进行采集，进一步包括：采集空间磁场沿管道轴向、周向和径向的泄漏磁场强度。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，解耦公式为：B′x＝BxB′y＝By其中，B′x、B′y、B′z表示解耦后的三维磁信号，E′分别表示解耦后的电信号，x、y、z分别表示沿着管道轴向、周向和径向方向，ω和分别表示交流激励信号的频率和初相角，n和s分别表示检测线圈的匝数和面积，为微分算子，Bx、By、Bz表示三维磁信号，E表示电信号。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述对所述解耦后的涡流阻抗电信号进行阻抗分析，并根据信号的相位角进行缺陷类型区分，进一步包括：根据所述解耦后的涡流阻抗电信号绘制其阻抗平面图，并计算信号的相角范围α，α∈[-90°，90°]，其中，在-60°＜α＜60°时，判断为腐蚀缺陷；在-90°≤α≤-60°或60°≤α≤90°时，判断为裂纹缺陷。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述对所述解耦后的缺陷漏磁信号进行量化分析，并采用神经网络缺陷量化方法对缺陷的尺寸进行量化评价，进一步包括：采用神经网络缺陷量化分析方法分别对腐蚀缺陷的泄漏磁信号和裂纹缺陷的泄漏磁信号建立神经网络量化模型，并输入为所述解耦后的缺陷漏磁信号，输出为缺陷的长、宽、深的量化值。为达到上述目的，本专利技术另一方面实施例提出了一种电磁多场耦合缺陷综合检测评价装置，包括：多场耦合磁化模块，用于对待测管道进行多场耦合磁化；信号检测模块，用于沿管道轴向匀速前进，以对管道进行缺陷检测；信号拾取模块，用于对缺陷处的信号进行采集，以得到缺陷处的三维泄漏磁信号和阻抗电信号；信号处理模块，用于对所述缺陷处的三维泄漏磁信号和阻抗电信号进行预处理；信号分析模块，用于对预处理后的所述三维泄漏磁信号和阻抗电信号进行解耦分析，以得到解耦后的缺陷漏磁信号和涡流阻抗电信号，并对所述解耦后的涡流阻抗电信号进行阻抗分析，并根据信号的相位角进行缺陷类型区分，以区分出腐蚀缺陷和裂纹缺陷，以及对所述解耦后的缺陷漏磁信号进行量化分析，并采用神经网络缺陷量化方法对缺陷的尺寸进行量化评价。本专利技术实施例的电磁多场耦合缺陷综合检测评价装置，通过多场耦合磁化，有效提高了获取缺陷信息的多向同步探测能力，结合缺陷泄漏磁信号和阻抗电信号进行综合分析评价，能够同时检测管道中的腐蚀和裂纹缺陷，并在区分缺陷类型后，进一步结合漏磁检测信号进行缺陷尺寸量化，有效实现缺陷的综合检测评价，克服了单一漏磁检测技术无法有效识别裂纹缺陷的限制，可靠性高、检测速度快、易于实现自动化，并且可以适用于各种铁磁性管道、钢板的缺陷检测评价中，具有较为广阔的应用前景。另外，根据本专利技术上述实施例的电磁多场耦合缺陷综合检测评价装置还可以具有以下附加的技术特征：进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述多场耦合磁化模块采用永磁体或直流线圈提供饱和直流磁化场，同时采用交流线圈提供高频交流磁化场。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述信号拾取模块包括磁传感器和检测线圈，所述磁传感器采集缺陷处的泄漏磁场强度，所述检测线圈将缺陷处的磁场信号转化为阻抗电信号进行采集。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，还包括：驱动模块和电源管理模块。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1为根据本专利技术一个实施例的电磁多场耦合缺陷综合检测评价方法的流程图；图2为根据本专利技术一个具体实施例的电磁多场耦合缺陷综合检测评价方法的流程图；图3为根据本专利技术一个实施例的管道缺陷综合检测评价装置结构示意图图；图4为根据本专利技术一个实施例的管道轴向、周向和径向具体方位示意图；图5为根据本专利技术一个实施例的磁化特性曲线和磁导率曲线示意图；图6为根据本专利技术一个实施例的多场耦合磁化下信号拾取示意图；图7为根据本专利技术一个实施例的腐蚀缺本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电磁多场耦合缺陷综合检测评价方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：对待测管道进行多场耦合磁化；步骤S2：沿管道轴向匀速前进，以对管道进行缺陷检测；步骤S3：对缺陷处的信号进行采集，以得到缺陷处的三维泄漏磁信号和阻抗电信号；步骤S4：对所述缺陷处的三维泄漏磁信号和阻抗电信号进行预处理；步骤S5：对预处理后的所述三维泄漏磁信号和阻抗电信号进行解耦分析，以得到解耦后的缺陷漏磁信号和涡流阻抗电信号；步骤S6：对所述解耦后的涡流阻抗电信号进行阻抗分析，并根据信号的相位角进行缺陷类型区分，以区分出腐蚀缺陷和裂纹缺陷；以及步骤S7：对所述解耦后的缺陷漏磁信号进行量化分析，并采用神经网络缺陷量化方法对缺陷的尺寸进行量化评价。

【技术特征摘要】
1.一种电磁多场耦合缺陷综合检测评价方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：对待测管道进行多场耦合磁化；步骤S2：沿管道轴向匀速前进，以对管道进行缺陷检测；步骤S3：对缺陷处的信号进行采集，以得到缺陷处的三维泄漏磁信号和阻抗电信号；步骤S4：对所述缺陷处的三维泄漏磁信号和阻抗电信号进行预处理；步骤S5：对预处理后的所述三维泄漏磁信号和阻抗电信号进行解耦分析，以得到解耦后的缺陷漏磁信号和涡流阻抗电信号；步骤S6：对所述解耦后的涡流阻抗电信号进行阻抗分析，并根据信号的相位角进行缺陷类型区分，以区分出腐蚀缺陷和裂纹缺陷；以及步骤S7：对所述解耦后的缺陷漏磁信号进行量化分析，并采用神经网络缺陷量化方法对缺陷的尺寸进行量化评价。2.根据权利要求1所述的电磁多场耦合缺陷综合检测评价方法，其特征在于，所述对待测管道进行多场耦合磁化，进一步包括：采用永磁体或直流线圈提供饱和直流磁化场，同时采用交流线圈提供高频交流磁化场，其中，所述高频交流激励频率在20-100kHz范围内，且交流磁化方向沿管道径向，直流磁化方向沿管道轴向。3.根据权利要求1所述的电磁多场耦合缺陷综合检测评价方法，其特征在于，所述对缺陷处的信号进行采集，进一步包括：采集空间磁场沿管道轴向、周向和径向的泄漏磁场强度。4.根据权利要求1所述的电磁多场耦合缺陷综合检测评价方法，其特征在于，解耦公式为：B′x＝BxB′y＝By其中，B′x、B′y、B′z′表示解耦后的三维磁信号，E′分别表示解耦后的电信号，x、y、z分别表示沿着管道轴向、周向和径向方向，ω和分别表示交流激励信号的频率和初相角，n和s分别表示检测线圈的匝数和面积，为微分算子，Bx、By、Bz表示三维磁信号，E表示电信号。5.根据权利要求1所述的电磁多场耦合缺陷综合检测评价方法，其特征在于，所述对所述解耦后的涡流阻抗电信号进行阻抗分析，并根据信号的相位角进行缺陷类型区分，进一步包括：根据所述解耦后的涡流阻抗电信...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄松岭，赵伟，王珅，于歆杰，彭丽莎，邹军，汪芙平，董甲瑞，桂林，龙跃，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11