一种金属管道裂纹测量方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种金属管道裂纹测量方法及系统，涉及裂纹检测领域。该测量方法包括：获取目标金属管道上多个检测点的检测阻抗增量；检测阻抗增量为当检测探头发出的激励信号照射在各个检测点上时，各检测点处的阻抗增量；根据裂纹参数构建近似解析模型；近似解析模型用于根据检测点的位置计算阻抗增量，得到计算阻抗增量；裂纹参数包括裂纹深度和裂纹宽度；以检测阻抗增量和计算阻抗增量的误差和最小为目标，采用迭代算法对近似解析模型进行求解，得到最优裂纹参数；最优裂纹参数为所述误差和最小时所述近似解析模型对应的裂纹参数；本发明专利技术能够实现高精度的测量。明能够实现高精度的测量。明能够实现高精度的测量。

【技术实现步骤摘要】
一种金属管道裂纹测量方法及系统


[0001]本专利技术涉及裂纹检测领域，特别是涉及一种金属管道裂纹测量方法及系统。

技术介绍

[0002]裂纹的无损检测是指在完全不损害被检测对象的工作性能，不破坏被检测对象任何内部外部组织的前提下，利用材料裂纹本身引起的物理反应变化来检测材料裂纹的方法。常见的金属管道的裂纹测量方法有超声波法、射线法、电涡流法等。
[0003]超声波法需要被检测对象的待检测表面光滑且声耦合良好，条件限制较为苛刻；射线法在检测过程中存在较大的辐射危害，会对被检测对象造成放射疲劳损伤，同时可能对检测人员造成安全隐患。常用的电涡流法注重于检测裂纹是否存在，或将待测对象裂纹宽度参数固定，只对裂纹的深度参数进行估计。但是实际检测过程中往往被测裂纹的深度宽度信息都是未知的，所以上述方法在实际检测中将不再准确，存在很大的局限性。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种金属管道裂纹测量方法及系统，以实现高精度的测量。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]一种金属管道裂纹测量方法，所述测量方法包括：
[0007]获取目标金属管道上多个检测点的检测阻抗增量；所述检测阻抗增量为当检测探头发出的激励信号照射在各个检测点上时，各检测点处的阻抗增量；
[0008]根据裂纹参数构建近似解析模型；所述近似解析模型用于根据检测点的位置计算阻抗增量，得到计算阻抗增量；所述裂纹参数包括裂纹深度和裂纹宽度；
[0009]以所述检测阻抗增量和所述计算阻抗增量的误差和最小为目标，采用迭代算法对所述近似解析模型进行求解，得到最优裂纹参数；所述最优裂纹参数为所述误差和最小时所述近似解析模型对应的裂纹参数。
[0010]可选地，所述以所述检测阻抗增量和所述计算阻抗增量的误差和最小为目标，采用迭代算法对所述近似解析模型进行求解，得到最优裂纹参数，具体包括：
[0011]以所述误差和最小为目标，采用最小二乘法对所述近似解析模型进行求解，得到最优裂纹参数。
[0012]可选地，所述检测阻抗增量和所述计算阻抗增量的误差和的计算公式为：
[0013][0014]其中，J(W,D)为误差和；W为裂纹宽度，D为裂纹深度；i为检测点的序列号；n为检测点的总数；y
i
为第i个检测点的对应的检测阻抗增量的虚部；x
i
为第i个检测点的位置；ΔZ(x
i
,W,D)为近似解析模型的输出的第i个检测点的对应的计算阻抗增量。
[0015]可选地，所述以所述误差和最小为目标，采用最小二乘法对所述近似解析模型进行求解，得到最优裂纹参数，具体包括：
[0016]将当前迭代次数下的裂纹参数输入所述近似解析模型，得到当前迭代次数下的计算阻抗增量；
[0017]计算当前迭代次数下的检测阻抗增量与当前迭代次数下的计算阻抗增量的误差和，得到当前迭代次数下的误差和；
[0018]判断是否满足迭代停止条件；所述迭代停止条件为当前迭代次数下达到设定次数或者当前迭代次数下的误差和处于设定误差值区间；
[0019]若满足迭代停止条件，则将当前迭代次数下的裂纹参数作为最优裂纹参数；
[0020]若不满足迭代停止条件，则采用最速梯度下降法计算当前迭代次数下的误差和对应的梯度信息，并根据当前迭代次数下的误差和以及对应的梯度信息对当前迭代次数下的裂纹参数进行更新，并将更新后的裂纹参数作为下一迭代次数下的裂纹参数，并返回“将当前迭代次数下的裂纹参数输入所述近似解析模型，得到当前迭代次数下的计算阻抗增量”的步骤。
[0021]可选地，所述根据当前迭代次数下的误差和以及对应的梯度信息对当前迭代次数下的裂纹参数进行更新，具体为：
[0022][0023]其中，W为裂纹宽度，D为裂纹深度，α
W
为宽度参数的迭代步长，α
D
为深度参数的迭代步长，“：＝”为参数更新表示符；
[0024]为误差和相对于裂纹宽度对应的梯度信息；为误差和相对于裂纹深度对应的梯度信息。
[0025]一种金属管道裂纹测量系统，所述测量系统包括：
[0026]检测阻抗增量获取模块，用于获取目标金属管道上多个检测点的检测阻抗增量；所述检测阻抗增量为当检测探头发出的激励信号照射在各个检测点上时，各检测点处的阻抗增量；
[0027]近似解析模型构建模块，用于根据裂纹参数构建近似解析模型；所述近似解析模型用于根据检测点的位置计算阻抗增量，得到计算阻抗增量；所述裂纹参数包括裂纹深度和裂纹宽度；
[0028]最优裂纹参数获取模块，用于以所述检测阻抗增量和所述计算阻抗增量的误差和最小为目标，采用迭代算法对所述近似解析模型进行求解，得到最优裂纹参数；所述最优裂纹参数为所述误差和最小时所述近似解析模型对应的裂纹参数。
[0029]可选地，所述最优裂纹参数获取模块包括：
[0030]裂纹参数获取子模块，用于以所述误差和最小为目标，采用最小二乘法对所述近似解析模型进行求解，得到最优裂纹参数。
[0031]可选地，所述裂纹参数获取子模块中，所述误差和的计算公式为：
[0032][0033]其中，J(W,D)为误差和；W为裂纹宽度，D为裂纹深度；i为检测点的序列号；n为检测点的总数；y
i
为第i个检测点的对应的检测阻抗增量的虚部；x
i
为第i个检测点的位置；ΔZ(x
i
,W,D)为近似解析模型的输出的第i个检测点的对应的计算阻抗增量。
[0034]可选地，所述裂纹参数获取子模块包括：
[0035]误差和确定单元，用于：
[0036]将当前迭代次数下的裂纹参数输入所述近似解析模型，得到当前迭代次数下的计算阻抗增量；
[0037]计算当前迭代次数下的检测阻抗增量与当前迭代次数下的计算阻抗增量的误差和，得到当前迭代次数下的误差和；
[0038]判断单元，用于判断是否满足迭代停止条件；所述迭代停止条件为当前迭代次数下达到设定次数或者当前迭代次数下的误差和处于设定误差值区间；
[0039]最优裂纹参数确定单元，用于若满足迭代停止条件，则将当前迭代次数下的裂纹参数作为最优裂纹参数；
[0040]更新单元，用于若不满足迭代停止条件，则采用最速梯度下降法计算当前迭代次数下的误差和对应的梯度信息，并根据当前迭代次数下的误差和以及对应的梯度信息对当前迭代次数下的裂纹参数进行更新，并将更新后的裂纹参数作为下一迭代次数下的裂纹参数，并返回“误差和确定单元”。
[0041]可选地，所述更新单元中，根据当前迭代次数下的误差和以及对应的梯度信息对当前迭代次数下的裂纹参数进行更新，具体为：
[0042][0043]其中，W为裂纹宽度，D为裂纹深度，α
W
为宽度参数的迭代步长，α
D
为深度参数的迭代步长，“：＝”为参数更新表示符；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属管道裂纹测量方法，其特征在于，所述测量方法包括：获取目标金属管道上多个检测点的检测阻抗增量；所述检测阻抗增量为当检测探头发出的激励信号照射在各个检测点上时，各检测点处的阻抗增量；根据裂纹参数构建近似解析模型；所述近似解析模型用于根据检测点的位置计算阻抗增量，得到计算阻抗增量；所述裂纹参数包括裂纹深度和裂纹宽度；以所述检测阻抗增量和所述计算阻抗增量的误差和最小为目标，采用迭代算法对所述近似解析模型进行求解，得到最优裂纹参数；所述最优裂纹参数为所述误差和最小时所述近似解析模型对应的裂纹参数。2.根据权利要求1所述的金属管道裂纹测量方法，其特征在于，所述以所述检测阻抗增量和所述计算阻抗增量的误差和最小为目标，采用迭代算法对所述近似解析模型进行求解，得到最优裂纹参数，具体包括：以所述误差和最小为目标，采用最小二乘法对所述近似解析模型进行求解，得到最优裂纹参数。3.根据权利要求2所述的金属管道裂纹测量方法，其特征在于，所述检测阻抗增量和所述计算阻抗增量的误差和的计算公式为：其中，J(W,D)为误差和；W为裂纹宽度，D为裂纹深度；i为检测点的序列号；n为检测点的总数；y
i
为第i个检测点的对应的检测阻抗增量的虚部；x
i
为第i个检测点的位置；ΔZ(x
i
,W,D)为近似解析模型的输出的第i个检测点的对应的计算阻抗增量。4.根据权利要求2所述的金属管道裂纹测量方法，其特征在于，所述以所述误差和最小为目标，采用最小二乘法对所述近似解析模型进行求解，得到最优裂纹参数，具体包括：将当前迭代次数下的裂纹参数输入所述近似解析模型，得到当前迭代次数下的计算阻抗增量；计算当前迭代次数下的检测阻抗增量与当前迭代次数下的计算阻抗增量的误差和，得到当前迭代次数下的误差和；判断是否满足迭代停止条件；所述迭代停止条件为当前迭代次数下达到设定次数或者当前迭代次数下的误差和处于设定误差值区间；若满足迭代停止条件，则将当前迭代次数下的裂纹参数作为最优裂纹参数；若不满足迭代停止条件，则采用最速梯度下降法计算当前迭代次数下的误差和对应的梯度信息，并根据当前迭代次数下的误差和以及对应的梯度信息对当前迭代次数下的裂纹参数进行更新，并将更新后的裂纹参数作为下一迭代次数下的裂纹参数，并返回“将当前迭代次数下的裂纹参数输入所述近似解析模型，得到当前迭代次数下的计算阻抗增量”的步骤。5.根据权利要求4所述的金属管道裂纹测量方法，其特征在于，所述根据当前迭代次数下的误差和以及对应的梯度信息对当前迭代次数下的裂纹参数进行更新，具体为：
其中，W为裂纹宽度，D为裂纹深度，α
W
为宽度参数的迭代步长，α
D
为深度参数的迭代步长，“：＝”为参数更新表示符；为误差和相对于裂纹宽度对应的梯度信息；为误差和相对于裂纹...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛雪飞，郭金路，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：