超声波测量薄壁复合钢管厚度的方法技术

本发明专利技术涉及一种超声波测量薄壁复合钢管厚度的方法，包括超声波线聚焦换能器、超声信号发射接收仪、高速A/D卡、计算机、水槽、钢管固定V型台、换能器固定架。超声波由换能器垂直入射到复合钢管表面，进入复合钢管，穿过碳钢层与不锈钢层后反射回到换能器。对超声回波信号进行处理分析，计算声程点，得到波形传过整个声程所需要的时间，结合碳钢与不锈钢声速计算出各自层厚及复合钢管厚度。本发明专利技术与现有超声测量手段相比，在测量薄壁复合钢管壁厚在0.5mm~5mm范围时，测量误差缩小到0.05%，进一步提升测量精度，有利于实现对复合钢管生产及销售过程中进行严格把控，具有较好的经济效益。

Ultrasonic measurement of thickness of thin-walled composite steel pipe

The invention relates to a method of ultrasonic measuring the thickness of a thin-walled composite pipe, including an ultrasonic line focusing transducer, an ultrasonic signal transmitter, a high-speed A/D card, a computer, a tank, a steel tube fixed V type table and a transducer fixed frame. The ultrasonic wave enters the composite steel pipe surface vertically from the transducer to the composite steel pipe, and then reflects back to the transducer after passing through the carbon steel layer and the stainless steel layer. The ultrasonic echo signal is processed and analyzed, the sound range is calculated, the time needed for the wave passing through the whole sound path is obtained. The thickness of each layer and the composite steel pipe are calculated by combining the sound velocity of carbon steel and stainless steel. Compared with the existing ultrasonic measurement methods, the measurement error is reduced to 0.05% when measuring the wall thickness of the thin-walled composite steel tube in the range of 0.5mm~5mm. It can further improve the measurement precision, which is beneficial to the strict control of the production and sale of the composite steel pipe, and has good economic benefit.

【技术实现步骤摘要】
超声波测量薄壁复合钢管厚度的方法
本专利技术涉及一种超声波无损测量技术，具体涉及一种超声波测量薄壁复合钢管厚度的方法。
技术介绍
碳钢-不锈钢复合钢管是由两种具有各自特性的单体钢管通过特定工艺结合为一体的新型钢管，选用10碳钢作为外层保证复合钢管具有较高的强度与刚性，选用316L不锈钢作为内层保证具有良好的抗腐蚀与抗磨损能力，因此，复合钢管以其优良的综合性能且物美价廉被广泛应用于压力容器和石油化工等工业生产中，而不同基体壁厚是评价复合钢管安全性能的一个重要指标。超声波检测方法利用超声波在介质中传播时发生衰减，遇到界面产生反射的性质，来获取经过被检对象后的波形信号，进而从波形信号中得到被检对象的相关信息。但是相比于其他无损测厚技术，超声波测厚技术最大的缺点是测量精度不够高，尤其是对于复合钢管而言，当薄层厚度小于两倍的波长时，被测基体上、下表面的反射回波就会混迭在一起，不易分辨，导致薄层测厚难以实现，而且复合材料之间的声阻抗差别较小，不易得到精确分辨的脉冲回波。因此对超声波回波信号进行处理，并引入离散傅立叶变换，能够增强对波形信号所携带信息的辨别能力，提高超声波测厚技术的测量复合钢管的精本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超声波测量薄壁复合钢管厚度的方法，由超声波线聚焦换能器、超声信号发射接收仪、高速A/D卡、计算机、水槽、钢管固定V型台、换能器固定架构成，其特征在于，所述测量步骤如下：步骤(1)搭建超声测量系统超声波线聚焦换能器、超声信号发射接收仪、高速A/D卡、计算机通过数据线连接构成超声测量系统；步骤(2)调节固定超声波线聚焦换能器复合钢管放置在钢管固定V型台上，钢管固定V型台放置在水槽内，超声波线聚焦换能器固定在换能器固定架上，并放置在水槽内，超声波线聚焦换能器位于复合钢管正上方，调节超声波线聚焦换能器位置使超声波线聚焦换能器发出的主声束垂直聚焦于复合钢管上表面；步骤(3)采集超声回波信号进行数...

【技术特征摘要】
1.一种超声波测量薄壁复合钢管厚度的方法，由超声波线聚焦换能器、超声信号发射接收仪、高速A/D卡、计算机、水槽、钢管固定V型台、换能器固定架构成，其特征在于，所述测量步骤如下：步骤(1)搭建超声测量系统超声波线聚焦换能器、超声信号发射接收仪、高速A/D卡、计算机通过数据线连接构成超声测量系统；步骤(2)调节固定超声波线聚焦换能器复合钢管放置在钢管固定V型台上，钢管固定V型台放置在水槽内，超声波线聚焦换能器固定在换能器固定架上，并放置在水槽内，超声波线聚焦换能器位于复合钢管正上方，调节超声波线聚焦换能器位置使超声波线聚焦换能器发出的主声束垂直聚焦于复合钢管上表面；步骤(3)采集超声回波信号进行数据处理首先对由超声波线聚焦换能器垂直入射到复合钢管表面，进入复合钢管，穿过碳钢层与不锈钢层后反射回的超声回波连续信号x(t1)按照采样频率41.7M/s进行采样，获得超声回波离散信号x1(t1)，t1为整个超声回波离散信号持续时间，t1＝0，1，2，...n-1；截取超声回波离散信号x1(t1)中有效信号长度为m的部分x2(tm)，tm为超声回波离散信号中有效信号持续时间，tm＝0，1，2，...m-1；由于m不一定为2的整数幂，所以在x2(tm)后对其进行补零，所补长度为大于且最接近m的2的整数幂，得到x2(tm补零)，tm补零为对超声回波有效信号进行补零后的时间，tm补零＝0，1，2，...m-1，m，m+1，...m补零-1；将点数为m补零的x2(tm补零)与相同点数的函数w(t)对应相乘得到h(t)，t＝0，1，2，3，...m补零-1，h(t)为包含m补零个点...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯怀书，陈朝雷，张世玮，张而耕，张珂，
申请(专利权)人：上海应用技术大学，
类型：发明
国别省市：上海,31