基于交流电磁场的水下结构物腐蚀缺陷三维尺寸评估方法技术

本发明专利技术公开了一种基于交流电磁场检测技术的水下结构物腐蚀缺陷三维尺寸评估方法，涉及无损检测缺陷评估技术领域，包括：测得无缺陷位置不同提离高度下磁场特征信号Bx幅值Bx

Three dimensional evaluation method of corrosion defects of underwater structures based on AC electromagnetic field

【技术实现步骤摘要】
基于交流电磁场的水下结构物腐蚀缺陷三维尺寸评估方法
本专利技术涉及无损检测缺陷评估
，尤其涉及一种基于交流电磁场检测技术的水下结构物腐蚀缺陷三维尺寸评估方法。
技术介绍
海洋结构物长期在海水环境中服役，由于海水腐蚀作用，结构表面很容易产生各类腐蚀缺陷。由于涂层覆盖、附着物堆积等因素，传统无损检测技术在水下结构物检测过程中需要在大面积清理附着物、彻底破坏涂层情况下对缺陷进行检测和评估，作业工序复杂，效率低下，结构表面清理和涂层修复成本高昂。交流电磁场检测(AlternatingCurrentFieldMeasurement-ACFM)技术是一种新兴电磁无损检测技术，主要用于导电材料表面裂纹检测，其利用检测探头在导电试件表面感应出的均匀电流，电流在缺陷周围产生扰动引起空间磁场畸变，通过测量畸变磁场进行缺陷的检测和评估。当无缺陷存在时，导电试件表面电流呈均匀状态，空间磁场无扰动。由于具有非接触测量、定量评估等优势，广泛应用于各类海洋结构物缺陷检测。现有ACFM技术依据特征信号Bx、Bz及蝶形图进行缺陷判定，其中Bx和Bz信号分别为平行于试件表面(与探头扫查方向平行)和垂直于试件表面的磁场信号，特征信号Bx可对裂纹深度评估，特征信号Bz对裂纹长度评估。与裂纹缺陷相比，腐蚀缺陷具有复杂表面轮廓和三维形状，传统特征信号Bx、Bz与蝶形图无法现实腐蚀缺陷的判定与评估。特别是，腐蚀缺陷在附着物和涂层掩盖下，现有ACFM缺陷评估方法难以实现三维尺寸评估。因此，有必要提出一种准确性好、能够实现海洋结构物附着物及涂层下腐蚀缺陷三维尺寸评估方法，通过ACFM检测可在不祛除附着物和涂层情况下实现腐蚀缺陷三维尺寸评估，为海洋结构物腐蚀缺陷的检测、评估及寿命预测提供精准数据支撑。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供了一种基于交流电磁场检测技术的腐蚀缺陷三维尺寸评估方法，直观呈现腐蚀缺陷三维轮廓可视化形貌，获取腐蚀缺陷精准三维尺寸信息，为海洋结构物缺陷检测评估、寿命预测提供精准、可视化数据支撑。本专利技术提供了一种基于交流电磁场检测的腐蚀缺陷三维尺寸评估方法，包括：步骤一，将交流电电磁场检测探头在结构物未出现缺陷区域提离高度由0开始提离至h0，从中等间隔拾取从0到h0共k个不同提离高度的X方向背景磁场信号Bx0；步骤二，求取不同提离高度下背景磁场归一化数值Bx00为提离高度为0处的Bx0特征信号值；步骤三，对k个提离高度与归一化数值SBx进行多项式拟合得到灵敏度SBx与腐蚀坑深度d的函数关系式步骤四，利用交流电磁场检测探头以栅格扫查方式获取腐蚀缺陷上方长度l宽度k矩形区域不同位置点X方向背景磁场信号Bx1幅值，定义探头扫查方向为X方向，在X方向的扫查路径提取等间距n个位置点，在与探头扫查方向垂直的方向提取等间距扫查路径数为m，由以上位置点的X方向磁场信号Bx1幅值形成m行n列矩阵步骤五，求X方向畸变磁场Bx1灵敏度式中Bx01为矩阵A的a11元素，将SBx1中小于0的数值都赋为0，得到X方向磁场信号Bx1灵敏度矩阵步骤六，将灵敏度矩阵S中每个元素带入步骤三中函数关系式计算得到腐蚀坑深度矩阵结合每个检测点的坐标位置，对矩阵D中的数据绘制腐蚀缺陷三维图像F；步骤七，将矩阵A中的每一列按照实际坐标绘二维曲线，得到图像F在X方向的切片图像G，从图像G中即可精确得到腐蚀缺陷的三维尺寸信息。本专利技术提供的基于交流电磁场检测技术的腐蚀缺陷三维尺寸评估方法，通过测得无缺陷位置不同提离高度下X方向背景磁场信号Bx0，利用步骤二中归一化方法，得到X方向背景磁场信号Bx0灵敏度SBx，再经过步骤三的多项式拟合得到X方向背景磁场信号Bx0灵敏度SBx与提离高度h函数关系公式，通过栅格扫查得到被检测区域X方向背景磁场信号Bx1矩阵A，对矩阵按照步骤五做归一化处理得到X方向背景磁场信号Bx0灵敏度SBx矩阵S，再将矩阵S中元素逐个带入步骤三中的拟合公式得到深度矩阵D，利用深度矩阵D绘制三维图，能够直观的反映腐蚀缺陷表面轮廓，再通过步骤七对三维图进行切片处理，可得到腐蚀区域精确尺寸信息。附图说明图1为本专利技术提供的基于交流电磁场检测技术的腐蚀缺陷三维尺寸评估方法流程图；图2为本专利技术实施例提供的腐蚀缺陷实物图；图3为本专利技术实施例提供的X方向背景磁场信号Bx0与提离高度关系曲线；图4为本专利技术实施例提供的X方向背景磁场信号Bx0灵敏度SBx与提离高度曲线；图5为本专利技术实施例提供的腐蚀缺陷栅格扫查路径示意图；图6为本专利技术实施例提供的栅格扫查后得到的X方向磁场信号Bx1特征信号矩阵图像；图7为本专利技术实施例提供的X方向磁场信号Bx1灵敏度SBx1矩阵图像；图8为本专利技术实施例提供的腐蚀缺陷三维图像；图9为本专利技术实施例提供的计算得到的腐蚀缺陷在X方向的切片图像；图10为本专利技术实施例提供的计算得到的腐蚀坑中心截面切片图像。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图及具体实施例对本专利技术作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例只是本专利技术一部分实施例，而不是全部实施例。基于本专利技术的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下获取的其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术实施例中，所述方法应用于基于交流电磁场检测技术的腐蚀缺陷三维尺寸评估，首先在无缺陷区域测得不同提离高度下不同提离高度下X方向背景磁场信号Bx0，经过归一化操作和多项式拟合，得到提离高度h与X方向背景磁场信号Bx0灵敏度SBx之间的函数关系，对腐蚀缺陷位置，可看作是提离高度变化，借助栅格扫查方法获取交流电磁场面扫结果X方向背景磁场信号Bx1矩阵，经过归一化处理后带入上一步中的拟合函数，即可得到缺陷深度矩阵，利用深度矩阵绘制三维图，可直观显示缺陷形貌，对该三维图进行切片处理，可进一步得到腐蚀缺陷的精确三维尺寸信息，为结构剩余寿命预测提供行之有效的方法。实施例一本专利技术实施例提供的基于交流电磁场检测技术的腐蚀缺陷三维尺寸评估方法，包括：S1，准备碳钢试块，试块表面设有腐蚀缺陷，为圆弧形形貌，如图2所示，腐蚀缺陷直径30.0mm，最深处3.0mm。定义探头扫查方向为X方向，将交流电电磁场检测探头在结构物未出现缺陷区域提离高度h＝0开始提离至h＝6mm，从中每隔0.5mm拾取从0到6mm共13个不同提离高度的X方向背景磁场信号Bx0，绘制X方向背景磁场信号Bx0与提离高度关系曲线如图3。S2，利用式将Bx0特征信号归一化至提离高度为0处，得到X方向背景磁场信号Bx0灵敏度SBx，绘制X方向背景磁场信号Bx0灵敏度SBx与提离高度曲线如图4。S3，对于腐蚀等面积型缺陷，缺陷深度可视为提离变化，利用matlab对图4曲线进行多项式拟合得到提离高度h(即深度d)与X方向背景磁场信号Bx0灵敏度SBx的函数关系式：S4，采用栅格扫查方法，利用交流电磁场检测探头在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于交流电磁场的腐蚀缺陷三维尺寸评估方法，其特征在于，包括步骤一到步骤三：/n步骤一：将交流电电磁场检测探头在结构物未出现缺陷区域提离高度由0开始提离至h

【技术特征摘要】
1.一种基于交流电磁场的腐蚀缺陷三维尺寸评估方法，其特征在于，包括步骤一到步骤三：
步骤一：将交流电电磁场检测探头在结构物未出现缺陷区域提离高度由0开始提离至h0，从中等间隔拾取从0到h0共k个不同提离高度的X方向背景磁场信号Bx0。
步骤二：求取不同提离高度下背景磁场归一化数值Bx00为提离高度为0处的Bx0特征信号值。
步骤三：对k个提离高度与归一化数值SBx进行多项式拟合得到灵敏度SBx与腐蚀坑深度d的函数关系式


2.根据权利要求1所述的基于交流电磁场的腐蚀缺陷可视化成像及评估方法，其特征在于，包括步骤四：
利用交流电磁场检测探头以栅格扫查方式获取腐蚀缺陷上方长度l宽度k矩形区域不同位置点X方向背景磁场信号Bx1幅值，定义探头扫查方向为X方向，在X方向的扫查路径提取等间距n个位置点，在与探头扫查方向垂直的方向提取等间距扫查路径数为m，由以上位置...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁新安，李伟，陈国明，王振翔，赵建明，刘阳，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东;37