利用超声扫描数据检查对象的方法和系统技术方案

提供一种从超声扫描数据估计裂缝（４０）深度的方法和设备。该方法包括从该超声扫描数据映射多个幅度响应，每一个映射的幅度响应代表来自传感器（３４、３６、３８）的其中之一的信号。该方法进一步包括在所映射的幅度响应之中定位多个线性响应，每一个线性响应是一个来自裂缝的反射信号的指标。识别对应于来自给定裂缝（４０）的线性响应的一个或多个传感器（３４、３６、３８）。利用来自所识别的传感器的数据来估计裂缝（４０）的深度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术通常涉及一种检查系统，并且特别涉及一种利用超声数据检测管线中的裂缝和缺口并确定其尺寸的管线检查系统。
技术介绍
允许将大量材料从一个地方传输到另一个地方的管线被广泛地应用于各种工业中。可以利用管线便宜而且高效地传输各种流体，比如石油和/或煤气。微粒物质及其它悬浮于流体中的小固体也可以通过管线传输。地下及水下(深海)管线通常在诸如高压、高温(低温)及高流量的极端条件下运输大量对能源相关的工业来说很重要的油、气产品。随着管线基础设施的老化，在构成管线的管道中的裂缝可能导致管线完整性的退化。薄弱的小点、土壤的下沉、当地建设工程、地震活动、天气、正常使用所导致的磨损及破裂等等都能够导致腐蚀或其它管线缺陷。因此，潜在的缺陷和异常能够以腐蚀、机械损伤、疲劳裂缝、应力腐蚀裂缝、氢导致的裂缝、或由于凹痕或褶皱而产生的变形的形式出现在管线的表面。已经证明，维护并保护现有管线网络是有相当难度的。当前技术发展水平的线内检查系统使用管线检查计(PIG)。管线检查计穿过管线的一部分，以从多个传感器获得数据。对于管线检查计来说，典型的单程可以超过100公里长。分析从管线检查计获得的数据以及实际应用该分析的过程经常是繁重的。有各种管线检查计，普通的是用于腐蚀检测的磁通量泄漏管线检查计，和用于裂缝检测的超声管线检查计。平均来说，当使用超声裂缝检测技术来分析并评估来自100公里长的管线部分的数据时，现有的数据分析方法大约需要200人工日。精确地确定瑕疵的尺寸(例如裂缝等等)在评估管线缺陷的影响和严重程度中起到重要作用。没有关于瑕疵尺寸的精确信息，就会很难评定管线的质量等级，或者出于这种目的对剩余使用寿命进行估计研究。人工确定裂缝尺寸导致主观性及对操作者的依赖性，这反过来可能导致尺寸估计不一致。用于在基于PIG的管线检查中估计管线裂缝尺寸的超声非破坏性评估(NDE)方法包括回波幅度降低以及对距离-幅度校正曲线的使用。这些技术中的大多数包括利用人工方法评估反射幅度以及声影信息。由于反射的声音信号的幅度取决于裂缝或裂缝状瑕疵的形状、尺寸、类型、指向和位置，所以在试图识别裂缝或裂缝状瑕疵的时候仅仅使用幅度数据可能是不可靠的。因此，就需要改进技术以精确估计在管线及类似对象中的裂缝深度，以便于有效的修复及维护等后续工作。
技术实现思路
简单的说，根据本技术的一方面，提供一种利用超声扫描数据估计裂缝深度的方法。该方法利用圆周分布的超声传感器阵列来确定裂缝尺寸。该方法包括映射来自超声扫描数据(B扫描)的多个幅度响应，每一个映射的幅度响应都代表来自其中一个传感器的信号。该方法进一步包括定位所映射的幅度响应中的多个线性响应，每一个线性响应都是一个从裂缝反射的信号的指标。对应于特定裂缝(反射器)的线性响应被识别，并利用来自所识别的传感器的数据来估计裂缝的深度。根据另一方面，提供一种用于利用超声扫描数据估计裂缝深度的设备。该设备包括幅度处理器，其适于从超声扫描数据映射多个幅度响应，还适合于定位多个线性响应。每一个所映射的幅度响应都代表一个对应的传感器信号，并且每一个线性响应都是一个从裂缝反射的信号的指标。该设备进一步包括裂缝尺寸确定组件，其适于识别对应于各个线性响应的各个传感器，并适于利用来自各个传感器的数据来估计裂缝的深度。附图说明当参照附图来阅读下面的详细说明时(所有附图中的相同附图标记代表相同特征)将更容易理解本专利技术的这些及其它特征、方面和优点，其中图1是示出了根据本技术各方面的管线检查系统的框图；图2是图1中管线的横截面图，其示出了管线表面上的裂缝和根据本技术各方面围绕管线设置的、用来发送并接收超声信号的多个传感器；图3是根据本技术各方面在B扫描中获得并且对应于从裂缝反射的信号的示例性扫描数据的图示；图4是根据本技术各方面对于三个分立传感器在A扫描中获得并且对应于图3的B扫描中的某些点的示例性扫描数据的图示；以及图5是说明根据本技术各方面检查管线中的裂缝的方法的示例步骤的流程图。具体实施例方式本技术的各个方面涉及识别并估计对象中的裂缝和裂缝状瑕疵的深度。尽管已经关于管线应用做了描述，然而这里所描述的技术完全可应用于其它环境中，例如估计铁轨或板或棒中的裂缝和裂缝状瑕疵的深度。图1是示出管线检查系统的框图，其通常被标记为附图标记10。管线检查系统10包括管线12和管线检查计(PIG)14。PIG 14是设置在管线内部的扫描装置，其典型地用于发现管线12的壁中的瑕疵(例如裂缝)。PIG 14与在管线中流动的流体一起沿着管线的长度被传输。该PIG典型地被这样设置其在管线壁中圆周地发送超声信号，并在管线壁内接收反射信号。如图1中所示，PIG 14包括多个传感器18。传感器18典型地是换能器，其功能是作为超声信号的发射器和接收器。传感器18可以是压电传感器或其它适于这种类型应用的传感器，其可被设置成与管线的内表面保持固定的距离。PIG 14还包括位置组件(POC)20，其确定PIG 14在管线中的位置和指向。PIG 14进一步包括数据获取系统(DAS)22，用于接收由传感器18所获取的数据。电源(PS)24给PIG 14中的传感器18、POC 20、DAS 22和其它关联组件供电。本领域中的技术人员可以理解PIG 14可以具有诸如板上时钟之类的附加组件，以用于对由DAS等获得的每条记录进行时间标记。管线检查系统10还包括裂缝尺寸确定组件26，其可以整合到PIG 14中，或可以远程设置。根据本技术的各方面，如参照附图2-5来详细描述的那样，裂缝尺寸确定组件26被用来利用来自多个传感器的数据估计裂缝的深度。该管线检查系统还可以耦合到输出装置(O/P)28，其例如是离线的计算机系统，用来显示来自后处理组件的结果并提供包括用户/操作者输入的外部输入。本技术的各方面利用超声射线跟踪方法。射线跟踪模拟超声束在管线壁中的传播。这种模拟被用来估计在实际的B扫描和A扫描中的反射器的位置。本
中的技术人员完全能够理解，超声中的B扫描通常指的是在空间扫描线上由传感器接收到的信号，并且A扫描通常指的是在任何特定位置上由传感器接收到的信号。在离线执行的检查中，可以在裂缝尖端位置人工地对组件进行灵活的二维扫描。在管线检查中，本技术利用分立的空间分布的传感器来替代圆周扫描，同时PIG运动提供轴向扫描。图2是图1中的管线12的横截面图，其示出了在管线外表面30上的轴向裂缝40，以及裂缝40附近的多个传感器(34、36、38)。多个传感器被设置在管线周围(在本特定示例中是定位在PIG的周围)，其用来发送并接收超声信号。在一个实例中也可以采用超声剪切波，超声剪切波可以通过将所发射的超声脉冲穿过液体介质(例如油或水)倾斜入射而在管道壁中产生。同样的传感器(换能器)可以用于发送和接收超声信号，例如使用脉冲-回波技术。脉冲-回波技术是基于由同一个换能器进行超声脉冲发射及回波检测的超声方法。在所说明的示例中，将传感器34、36和38设置成使得超声射线42、48和54分别以已知的角度θ撞击管线。这些射线行进到管线的表面，并可能被反射回来(通常用由附图标记46、52和62指示的路径来示出)或者被重新发射(如路径50、56、58和60所示)。从这些传感器中所获得的信息被用来检测裂缝并确本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于从超声扫描数据估计裂缝（４０）的深度的方法，该方法包括：从该超声扫描数据映射多个幅度响应，每一个映射的幅度响应代表来自多个传感器（３４）的其中之一的信号；在所述多个映射的幅度响应之中定位多个线性响应，每一个线性响应是 来自该裂缝（４０）的反射信号的指标；识别对应于来自该裂缝（４０）的线性响应的一个或多个传感器（３４）；以及利用来自所述一个或多个传感器（３０）的数据来估计该裂缝（４０）的深度。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：DM西杜，SK德万甘，G卡特拉加达，S拉马斯瓦米，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]