一种金属管道厚度测量方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种金属管道厚度测量方法及系统。所述金属管道厚度测量方法，包括：获取各设定管道厚度对应的阻抗‑频率曲线组；根据所有的阻抗‑频率曲线组确定各设定管道厚度的旋转交叉点；由所有设定管道厚度的旋转交叉点确定交叉点曲线；根据所述交叉点曲线确定管道厚度与激励信号频率值的拟合方程；由所述拟合方程确定待测金属管道的厚度。本发明专利技术利用信号旋转交叉点实现对管道厚度安全、高效、低成本和高精度的测量。

A measurement method and system of metal pipe thickness

【技术实现步骤摘要】
一种金属管道厚度测量方法及系统
本专利技术涉及管道厚度测量领域，特别是涉及一种金属管道厚度测量方法及系统。
技术介绍
常见的无损测厚方法有射线法、超声波法、电涡流检测法等。射线法在检测过程中存在较大的安全隐患，若防护不得当则容易对检测人员的身体造成伤害；超声波检测则需要大量耦合剂，且检测精度相对较低；电涡流检测在进行管道的在役检测时，检测线圈通常是人工手动操作，线圈可能会任意倾斜。由于涡流检测的灵敏度非常高，因此这种线圈倾斜会严重影响管道涡流检测的结果，降低检测精度。随着工业4.0时代的到来，信息化大数据的工业生产对高精度数据的依赖程度会越来越高，而工业对管道安全高效低成本高精度的测厚需求就变得十分迫切起来。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种金属管道厚度测量方法及系统，利用电涡流无损检测方法获取管道的信号旋转交叉点，利用信号旋转交叉点实现对管道厚度安全、高效、低成本和高精度的测量。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种金属管道厚度测量方法，包括：获取各设定管道厚度对应的阻抗-频率曲线组；所述阻抗-频率曲线组包括多条阻抗-频率曲线；所述阻抗-频率曲线为电涡流无损检测装置中检测线圈在设定的垂直仰角下，检测线圈的相对阻抗增量的虚部值随激励信号频率值变化的曲线；所述阻抗-频率曲线组中的一条阻抗-频率曲线对应一个设定的垂直仰角；根据所有的阻抗-频率曲线组确定各设定管道厚度的旋转交叉点；所述旋转交叉点为设定管道厚度对应的阻抗-频率曲线组中所有阻抗-频率曲线的交点；由所有设定管道厚度的旋转交叉点确定交叉点曲线；所述交叉点曲线的横坐标为激励信号频率值，所述交叉点曲线的纵坐标为相对阻抗增量的虚部值；根据所述交叉点曲线确定管道厚度与激励信号频率值的拟合方程；由所述拟合方程确定待测金属管道的厚度。可选的，所述由所述拟合方程确定待测金属管道的厚度，具体包括：根据所述拟合方程反算得到厚度方程；所述拟合方程为f＝H(T)，所述厚度方程为T＝H'(f)，其中，T为待测管道厚度，f为所述激励信号频率值，H'表示H的反算；获取待测金属管道的阻抗-频率曲线组；根据所述待测金属管道的阻抗-频率曲线组确定待测金属管道的旋转交叉点；确定待测金属管道的旋转交叉点对应的频率值；将所述待测金属管道的旋转交叉点对应的频率值带入所述厚度方程得到待测金属管道的厚度。可选的，所述获取各设定管道厚度对应的阻抗-频率曲线组，具体为：在所述检测线圈的设定水平旋转角和设定提离下，在特定的垂直仰角区间内改变所述检测线圈的垂直仰角，确定各垂直仰角下的阻抗-频率曲线，得到设定管道厚度的阻抗-频率曲线组。可选的，所述在所述检测线圈的设定水平旋转角和设定提离下，在特定的垂直仰角区间内改变所述检测线圈的垂直仰角，确定各垂直仰角下的阻抗-频率曲线，得到设定管道厚度的阻抗-频率曲线组，具体包括：确定所述检测线圈的当前设定垂直仰角；在所述检测线圈的设定水平旋转角、设定提离和所述当前设定垂直仰角下，在特定的频率值区间内改变所述电涡流无损检测装置的激励信号频率值，得到设定管道厚度对应的当前设定垂直仰角下的阻抗-频率曲线；由所有垂直仰角下的阻抗-频率曲线得到设定管道厚度的阻抗-频率曲线组。可选的，所述由所有设定管道厚度的旋转交叉点确定交叉点曲线，具体为：用平滑的曲线依次将所有设定管道厚度的旋转交叉点连接，得到所述交叉点曲线。一种金属管道厚度测量系统，包括：曲线组获取模块，用于获取各设定管道厚度对应的阻抗-频率曲线组；所述阻抗-频率曲线组包括多条阻抗-频率曲线；所述阻抗-频率曲线为电涡流无损检测装置中检测线圈在设定的垂直仰角下，检测线圈的相对阻抗增量的虚部值随激励信号频率值变化的曲线；所述阻抗-频率曲线组中的一条阻抗-频率曲线对应一个设定的垂直仰角；旋转交叉点确定模块，用于根据所有的阻抗-频率曲线组确定各设定管道厚度的旋转交叉点；所述旋转交叉点为设定管道厚度对应的阻抗-频率曲线组中所有阻抗-频率曲线的交点；交叉点曲线确定模块，用于由所有设定管道厚度的旋转交叉点确定交叉点曲线；所述交叉点曲线的横坐标为激励信号频率值，所述交叉点曲线的纵坐标为相对阻抗增量的虚部值；拟合方程确定模块，用于根据所述交叉点曲线确定管道厚度与激励信号频率值的拟合方程；管道厚度计算模块，用于由所述拟合方程确定待测金属管道的厚度。可选的，所述管道厚度计算模块，包括：厚度方程计算单元，用于根据所述拟合方程反算得到厚度方程；所述拟合方程为f＝H(T)，所述厚度方程为T＝H'(f)，其中，T为待测管道厚度，f为所述激励信号频率值，H'表示H的反算；待测管道曲线组获取单元，用于获取待测金属管道的阻抗-频率曲线组；待测管道旋转交叉点获取单元，用于根据所述待测金属管道的阻抗-频率曲线组确定待测金属管道的旋转交叉点；待测管道频率值获取单元，用于确定待测金属管道的旋转交叉点对应的频率值；待测管道厚度计算单元，用于将所述待测金属管道的旋转交叉点对应的频率值带入所述厚度方程得到待测金属管道的厚度。可选的，所述曲线组获取模块，包括：设定管道厚度阻抗-频率曲线组获取单元，用于在所述检测线圈的设定水平旋转角和设定提离下，在特定的垂直仰角区间内改变所述检测线圈的垂直仰角，确定各垂直仰角下的阻抗-频率曲线，得到设定管道厚度的阻抗-频率曲线组。可选的，所述设定管道厚度阻抗-频率曲线组获取单元，包括：垂直仰角确定子单元，用于确定所述检测线圈的当前设定垂直仰角；设定垂直仰角下的阻抗-频率曲线确定子单元，用于在所述检测线圈的设定水平旋转角、设定提离和所述当前设定垂直仰角下，在特定的频率值区间内改变所述电涡流无损检测装置的激励信号频率值，得到设定管道厚度对应的当前设定垂直仰角下的阻抗-频率曲线；设定管道厚度阻抗-频率曲线组获取子单元，用于根据所有垂直仰角下的阻抗-频率曲线得到设定管道厚度的阻抗-频率曲线组。可选的，所述交叉点曲线确定模块，包括：交叉点曲线确定单元，用于用平滑的曲线依次将所有设定管道厚度的旋转交叉点连接，得到所述交叉点曲线。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术基于检测线圈相对阻抗增量信号对管道厚度高度敏感的关系，利用检测线圈相对阻抗增量频域信号中特征值(旋转交叉点对应的频率值)与金属管道厚度之间的对应关系，通过进一步反演计算得出金属管道的厚度，该方法是一种安全、高效、低成本和高精度的金属管道厚度的无损检测方法。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例1一种金属管道厚度测量方法的流程图；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属管道厚度测量方法，其特征在于，包括：/n获取各设定管道厚度对应的阻抗-频率曲线组；所述阻抗-频率曲线组包括多条阻抗-频率曲线；所述阻抗-频率曲线为电涡流无损检测装置中检测线圈在设定的垂直仰角下，检测线圈的相对阻抗增量的虚部值随激励信号频率值变化的曲线；所述阻抗-频率曲线组中的一条阻抗-频率曲线对应一个设定的垂直仰角；/n根据所有的阻抗-频率曲线组确定各设定管道厚度的旋转交叉点；所述旋转交叉点为设定管道厚度对应的阻抗-频率曲线组中所有阻抗-频率曲线的交点；/n由所有设定管道厚度的旋转交叉点确定交叉点曲线；所述交叉点曲线的横坐标为激励信号频率值，所述交叉点曲线的纵坐标为相对阻抗增量的虚部值；/n根据所述交叉点曲线确定管道厚度与激励信号频率值的拟合方程；/n由所述拟合方程确定待测金属管道的厚度。/n

【技术特征摘要】
1.一种金属管道厚度测量方法，其特征在于，包括：
获取各设定管道厚度对应的阻抗-频率曲线组；所述阻抗-频率曲线组包括多条阻抗-频率曲线；所述阻抗-频率曲线为电涡流无损检测装置中检测线圈在设定的垂直仰角下，检测线圈的相对阻抗增量的虚部值随激励信号频率值变化的曲线；所述阻抗-频率曲线组中的一条阻抗-频率曲线对应一个设定的垂直仰角；
根据所有的阻抗-频率曲线组确定各设定管道厚度的旋转交叉点；所述旋转交叉点为设定管道厚度对应的阻抗-频率曲线组中所有阻抗-频率曲线的交点；
由所有设定管道厚度的旋转交叉点确定交叉点曲线；所述交叉点曲线的横坐标为激励信号频率值，所述交叉点曲线的纵坐标为相对阻抗增量的虚部值；
根据所述交叉点曲线确定管道厚度与激励信号频率值的拟合方程；
由所述拟合方程确定待测金属管道的厚度。


2.根据权利要求1所述的一种金属管道厚度测量方法，其特征在于，所述由所述拟合方程确定待测金属管道的厚度，具体包括：
根据所述拟合方程反算得到厚度方程；所述拟合方程为f＝H(T)，所述厚度方程为T＝H'(f)，其中，T为待测管道厚度，f为所述激励信号频率值，H'表示H的反算；
获取待测金属管道的阻抗-频率曲线组；
根据所述待测金属管道的阻抗-频率曲线组确定待测金属管道的旋转交叉点；
确定待测金属管道的旋转交叉点对应的频率值；
将所述待测金属管道的旋转交叉点对应的频率值带入所述厚度方程得到待测金属管道的厚度。


3.根据权利要求1所述的一种金属管道厚度测量方法，其特征在于，所述获取各设定管道厚度对应的阻抗-频率曲线组，具体为：
在所述检测线圈的设定水平旋转角和设定提离下，在特定的垂直仰角区间内改变所述检测线圈的垂直仰角，确定各垂直仰角下的阻抗-频率曲线，得到设定管道厚度的阻抗-频率曲线组。


4.根据权利要求3所述的一种金属管道厚度测量方法，其特征在于，所述在所述检测线圈的设定水平旋转角和设定提离下，在特定的垂直仰角区间内改变所述检测线圈的垂直仰角，确定各垂直仰角下的阻抗-频率曲线，得到设定管道厚度的阻抗-频率曲线组，具体包括：
确定所述检测线圈的当前设定垂直仰角；
在所述检测线圈的设定水平旋转角、设定提离和所述当前设定垂直仰角下，在特定的频率值区间内改变所述电涡流无损检测装置的激励信号频率值，得到设定管道厚度对应的当前设定垂直仰角下的阻抗-频率曲线；
由所有垂直仰角下的阻抗-频率曲线得到设定管道厚度的阻抗-频率曲线组。


5.根据权利要求1所述的一种金属管道厚度测量方法，其特征在于，所述由所有设定管道厚度的旋转交叉点确定交叉点曲线，具体为：用平滑的曲线依次将所有设定管道厚度的旋转交叉点连接，得到所述交叉点曲线。


6.一种金属管道厚度测量系统，其特征在于，包括：
曲线组获取模块，用于获取各设定管道厚度对应的阻...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛雪飞，王翔，刘向东，陈振，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11