一种三维感应涡流磁场云图的管道裂纹可视化检测方法和系统技术方案

本发明专利技术公开一种三维感应涡流磁场云图的管道裂纹可视化检测方法和系统，其中方法包括如下步骤：在待检测的金属管道上放置检测探头，所述检测探头用于产生涡流磁场的激励信号并且测量待检测的金属管道表面磁场的大小变化，所述检测探头包括两个线圈和多个绕圆周面排布的磁场传感器；通过激励线圈产生交变磁场从而在金属管道表面产生感应电流，并通过磁场传感器获取待检测的金属管道表面受扰动区域的磁感应强度，根据磁感应强度和磁场传感器的位置生成磁感应强度云图；对生成的磁感应强度云图进行图像预处理，去除所述磁感应强度云图中的噪声。本发明专利技术可以实现管道裂纹缺陷的直观可视化，提高管道缺陷精确评价。提高管道缺陷精确评价。提高管道缺陷精确评价。

【技术实现步骤摘要】
一种三维感应涡流磁场云图的管道裂纹可视化检测方法和系统


[0001]本专利技术涉及管道裂纹无损检测
，尤其涉及一种三维感应涡流磁场云图的管道裂纹可视化检测方法和系统。

技术介绍

[0002]随着现代工业技术的发展，金属管道在各领域起着举足轻重的地位，人们的日常生活已经离不开各种各样金属管道。由于长期使用或者设备老化等原因，金属材质表面往往会受到不同程度的损坏而产生失效,严重影响了设备的使用性能，进而可能引发危险品泄漏、爆炸等恶劣安全事故。因此，对金属管道进行全方位检查以确保其完整性具有重要意义。无损检测技术通过对材料物理特征改变而引起的变化进行处理与分析以获取被测物品质相关的状态特性。涡流检测是目前在线无损检测应用中最为普遍成熟的检测手段，利用其检测缺陷并检查样品的状况，如管道的表面裂纹、亚表面裂纹和退化相关缺陷。然而，涡流检测本身存在较大的局限性，如干扰因素多，提离效应大。探伤时难以判断缺陷的种类和形状，且难以对缺陷进行当量分析。此外，涡流技术传统上依赖拾取线圈阻抗的变化。线圈阻抗是有限区间内磁场变化以及其他影响因素的综合作用结果,其提供的是一维信息,无法对缺陷的有效识别,并且检测误差较大,不能实现材料表面缺陷的精确评价。因此，直接测量磁场是有利的，而不是测量磁场的时间变化率。随着对产品质量要求的不断提升，迫切需要探索缺陷对磁场信号的响应分析，提取更多有用的特征信息，以建立缺陷儿何尺寸与周围磁场的定量关系。因此，研究空间磁场检测、分析方法和更多特征量的提取是提高检测精度和涡流检测发展的趋势。
专利技术内容
[0003]为此，需要提供一种三维感应涡流磁场云图的管道裂纹可视化检测方法和系统，解决目前电磁检测存在的缺点，提高检测精度和智能化评估水平。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了一种三维感应涡流磁场云图的管道裂纹可视化检测方法，包括如下步骤：
[0005]在待检测的金属管道上放置检测探头，所述检测探头用于产生涡流磁场的激励信号并且测量待检测的金属管道表面磁场的大小变化，所述检测探头包括激励线圈和多个绕圆周面排布的磁场传感器；
[0006]通过激励线圈产生交变电流从而在金属管道表面产生感应电流，并通过磁场传感器获取待检测的金属管道表面当前区域的磁感应强度，根据磁感应强度和磁场传感器的位置生成磁感应强度云图；
[0007]对生成的磁感应强度云图进行图像预处理，去除所述磁感应强度云图中的噪声。
[0008]进一步地，还包括步骤：
[0009]移动所述检测探头与支撑板上方电路板的位置，记录其在金属管道表面的位置。
[0010]进一步地，所述激励线圈包括外线圈和内线圈，外线圈为与待检测的金属管道同轴的圆弧线圈，内线圈为一个矩形线圈。
[0011]进一步地，所述磁感应强度云图中不同磁感应强度对应不同的颜色。
[0012]进一步地，还包括步骤：将预设的管道不同缺陷裂纹的磁感应强度云图输入到深度学习模型进行深度学习，调用深度学习后的深度学习模型对去除噪声后的磁感应强度云图进行特征匹配，识别待检测的金属管道的表面缺陷。
[0013]进一步地，所述预处理包括采用二维最大嫡值分割法进行处理、去雾、对比度增强或者无损放大。
[0014]本专利技术提供一种三维感应涡流磁场云图的管道裂纹可视化检测系统，包括存储器、处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如本专利技术实施例任意一项所述方法的步骤。
[0015]区别于现有技术，上述技术方案采用探头双线圈产生激励电流后，从而产生变化磁场，通过磁场传感器获取由管道表面缺陷所引发的扰动涡流磁场以及最终生成磁感应强度云图。这样通过磁感应强度云图的图像，可以实现管道裂纹缺陷的直观可视化，提高管道缺陷精确评价。
附图说明
[0016]图1为本专利技术的探头结构示意图；
[0017]图2为不同方位裂纹下管道表面磁感应强度模云图；
[0018]图3为不同长度裂纹下管道表面磁感应强度模云图；
[0019]图4为不同深度裂纹下管道表面磁感应强度模云图；
[0020]图5为不同深度裂纹下管道y方向磁感应强度云图。
具体实施方式
[0021]为详细说明技术方案的
技术实现思路
、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。
[0022]请参阅图1到图5，本实施例提供一种三维感应涡流磁场云图的管道裂纹可视化检测方法和系统。在实施过程中，金属管道上方放置一个双线圈无接触检测探头，用于产生涡流磁场的激励信号并且测量被测物体表面磁场的大小变化。图1所示为探头的结构原理图，其由两个激励线圈、检测传感器与待检测的金属管道组成。探头外线圈为一个与管道同轴的圆弧线圈，内线圈为一个矩形线圈。圆弧形线圈上下圆弧半径分别为24mm和35mm，宽度40mm，厚度1mm；探头内矩形线圈长度38mm，宽度30mm，高度17mm，厚度1mm。圆弧形线圈的内表面与矩形线圈外表面恰好贴合。金属管道的内外半径分别为10mm和15mm。两个线圈匝数均为200匝且线圈导线电导率均为6
×
107S/m，截面积为1
×
10
‑6m2，激励电流均为10A，频率均为200Hz。由于实际测量时采集的是管道表面的磁场数值大小,因此在圆弧线圈与管道之间设计一个与管道同轴的圆柱形支撑板，用于采集该三维圆柱截面上的磁感应强度分布。圆柱形支撑板上方为设计的电路板,此电路板可以在圆柱形支撑板上按照圆周方向转动，也可以在支撑板上方沿着轴向方向移动。可以通过一个可固定在待测金属管道表面的机械手臂连接到支撑板实现圆柱形支撑板的自动移动，通过记录机械手臂的运动位置实现圆柱
形支撑板在金属管道表面上的位置的记录。电路板上并列依次安装多个磁场传感器，用于检测磁场的变化情况并将其转换为电信号。电路板上同时设计了信号接口电路，用于传感器、电源与外部器件的连接。电路板安装在圆柱形支撑板上面，可以提供与管道表面固定、稳定不变的提离高度。
[0023]通过分析缺陷附近圆柱形表面感应涡流磁场的分布情况，并采取适当的图像处理手段，即可实现管道表面裂纹的精确评估。基于三维感应涡流磁场云图的管道裂纹可视化检测方法可分为以下几个步骤:
[0024]1、检测探头的放置
[0025]按照被测管道半径的大小，合理选择相匹配的检测探头，确保圆弧线圈与管道保持同轴。圆弧线圈和矩形线圈分别在管道表面产生方向不同、均匀分布的感应电流。测量过程中，保持探头激励线圈静止，待探头所覆盖区域磁场采集完毕后，再移动至下一个检测区域。检测探头按照预定路径采集管道外表面磁场，检测路径可以先沿着管道轴向采集，然后通过探头旋转再次沿着管道轴向采集。当然,也可以采取先圆周方向采集,然后再轴线方向换一下位置进行圆周方向采集。
[0026]2、建立表面磁感应强度与空间位置关联
[0027]探头下方圆柱形支撑板是与管道同轴放置，其与线圈保持相对静止状态。在圆柱形支撑板和线本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三维感应涡流磁场云图的管道裂纹可视化检测方法，其特征在于，包括如下步骤：在待检测的金属管道上放置检测探头，所述检测探头用于产生涡流磁场的激励信号并且测量待检测的金属管道表面磁场的大小变化，所述检测探头包括激励线圈和多个绕圆周面排布的磁场传感器；通过激励线圈产生交变电流从而在金属管道表面产生感应电流，并通过磁场传感器获取待检测的金属管道表面当前区域的磁感应强度，根据磁感应强度和磁场传感器的位置生成磁感应强度云图；对生成的磁感应强度云图进行图像预处理，去除所述磁感应强度云图中的噪声。2.根据权利要求1所述的一种三维感应涡流磁场云图的管道裂纹可视化检测方法，其特征在于，还包括步骤：移动所述检测探头与支撑板上方电路板位置，记录其在金属管道表面的位置。3.根据权利要求1所述的一种三维感应涡流磁场云图的管道裂纹可视化检测方法，其特征在于：所述激励线圈包括外线圈和内线圈，外线圈为与待检测的金属管道同轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋峰，徐通，狄欣雨，
申请(专利权)人：蒋峰，
类型：发明
国别省市：