基于相控阵技术的钢管检测方法及系统技术方案

本申请涉及一种基于相控阵技术的钢管检测方法及系统，通过相控阵阵元集的参数，设定相控阵阵元集的扫查参数和适配相控阵阵元集扫查参数的延迟法则，这使得相控阵阵元集不移动探头或尽量少移动探头就可扫查钢管，并且延迟法则作用于相控阵阵元集，相控阵阵元集产生的声束角度、焦柱位置、焦点的尺寸及位置在一定范围内连续、动态可调，而且可快速平移声束，这就使钢管管壁的不同壁厚层均能反射声波，在检测钢管前，利用相控阵阵元集线性扫查和试验块，对相控阵阵元集进行灵敏度校准，以使线性扫查的干涉波经反射后与通孔后的回波高度相同，最后控制相控阵阵元集进入工作区域，接收线性扫查的回波，将无缝钢管的缺陷图像重构，实现钢管缺陷定性。实现钢管缺陷定性。实现钢管缺陷定性。

【技术实现步骤摘要】
基于相控阵技术的钢管检测方法及系统


[0001]本申请涉及检测工程
，特别是涉及一种基于相控阵技术的钢管检测方法及系统。

技术介绍

[0002]无缝钢管是由整支圆钢穿孔而成的，表面上没有焊缝的钢管。根据生产方法，无缝钢管可分热轧无缝钢管、冷轧无缝钢管、冷拔无缝钢管、挤压无缝钢管、顶管等。由于各种生产方法的无缝钢管制造过程中均工序繁多和工艺复杂，使用过程中环境多样及交变应力综合作用，钢管在制造和使用过程中都易产生缺陷并失效，带来严重的经济损失甚至人员伤亡。因此，必须采用无损检测技术对钢管质量进行监控。
[0003]目前大多数无缝钢管厂商采用A型超声检测。A型超声检测缺点：缺陷长度测量精度不高，缺陷定性有一定困难。为了解决A型超声检测对无缝钢管缺陷定性困难的局面，本申请提出一种基于相控阵技术的钢管检测方法及系统。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要针对传统的无缝钢管缺陷检测方案对无缝钢管缺陷定性困难的局面，提出一种基于相控阵技术的钢管检测方法及系统。
[0005]本申请提供一种基于相控阵技术的钢管检测方法，包括：
[0006]接收相控阵阵元集的参数信息，设定相控阵阵元集的扫查参数；
[0007]根据相控阵阵元集的扫查参数，适配相控阵阵元集扫查参数的延迟法则；所述延迟法则包括但不限于干涉波偏转法则和干涉波聚焦法则；
[0008]将延迟法则反馈于相控阵阵元集，以使相控阵阵元集生成干涉波焦点并利用干涉波焦点进行线性扫查；
[0009]利用线性扫查和试验块，对相控阵阵元集进行灵敏度校准，以使线性扫查的干涉波经反射后与通孔后的回波高度相同；
[0010]控制相控阵阵元集进入工作区域，驱动相控阵阵元集执行线性扫查，接收线性扫查的回波，利用回波
‑
复原软件，将无缝钢管的缺陷图像重构。
[0011]本申请还提供一种基于相控阵技术的钢管检测系统，包括：
[0012]上位机，用于执行基于相控阵技术的钢管检测方法；
[0013]相控阵阵元集，与所述上位机通信连接。
[0014]本申请涉及一种基于相控阵技术的钢管检测方法及系统，通过相控阵阵元集的参数，设定相控阵阵元集的扫查参数和适配相控阵阵元集扫查参数的延迟法则，这使得相控阵阵元集不移动探头或尽量少移动探头就可扫查钢管，并且延迟法则作用于相控阵阵元集，相控阵阵元集产生的声束角度、焦柱位置、焦点的尺寸及位置在一定范围内连续、动态可调，而且可快速平移声束，这就使钢管管壁的不同壁厚层均能反射声波，在检测钢管前，利用相控阵阵元集线性扫查和试验块，对相控阵阵元集进行灵敏度校准，以使线性扫查的
干涉波经反射后与通孔后的回波高度相同，最后控制相控阵阵元集进入工作区域，接收线性扫查的回波，将无缝钢管的缺陷图像重构，实现钢管缺陷定性。
附图说明
[0015]构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
[0016]图1为本申请一实施例提供的一种基于相控阵技术的钢管检测方法的方法流程示意图。
[0017]图2为本申请一实施例提供的一种基于相控阵技术的钢管检测系统的模块连接图。
[0018]图3为本申请一实施例提供的一种基于相控阵技术的钢管检测方法的相控阵阵元集阵列图。
[0019]图4为本申请一实施例提供的一种基于相控阵技术的钢管检测方法的延迟法则的效果图。
[0020]图5为本申请一实施例提供的一种基于相控阵技术的钢管检测方法的扫查误差图。
[0021]附图标记：
[0022]100
‑
上位机；200
‑
相控阵阵元集。
具体实施方式
[0023]为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0024]本申请提供一种基于相控阵技术的钢管检测方法。
[0025]根据图1所示，在本申请的一实施例中，一种基于相控阵技术的钢管检测方法，包括：
[0026]S100，接收相控阵阵元集的参数信息，设定相控阵阵元集的扫查参数。
[0027]S200，根据相控阵阵元集的扫查参数，适配相控阵阵元集扫查参数的延迟法则。所述延迟法则包括但不限于干涉波偏转法则和干涉波聚焦法则。
[0028]S300，将延迟法则反馈于相控阵阵元集，以使相控阵阵元集生成干涉波焦点并利用干涉波焦点进行线性扫查。
[0029]S400，利用线性扫查和试验块，对相控阵阵元集进行灵敏度校准，以使线性扫查的干涉波经反射后与通孔后的回波高度相同。
[0030]S500，控制相控阵阵元集进入工作区域，驱动相控阵阵元集执行线性扫查，接收线性扫查的回波，利用回波
‑
复原软件，将无缝钢管的缺陷图像重构。
[0031]具体的，本申请在相控阵技术的基础上对钢管进行自动检测，通过两类延迟法则激励相控阵阵元集，使相控阵阵元集以电子扫查的方式使声束角度偏转和移动，从而对钢管进行检测。相控阵阵元集的压电晶片则不是一个整体，是由多个相互独立的小晶片组成
阵列，每个小晶片称为一个阵元，每个阵元都有独立的接头，每个阵元相当于一个常规超声探头。延迟法则就是通过相同的电脉冲激励探头各个阵元，对各阵元的激发时间施加一定的延迟，各阵元依次发射超声波并在介质中传播，在空间某处时，因各列波频率相同、相位差恒定，从而形成干涉；对各阵元的激发延时间进行精确设定，可实现声東的偏转、聚焦等现象。
[0032]本实施涉及一种基于相控阵技术的钢管检测方法及系统，通过相控阵阵元集的参数，设定相控阵阵元集的扫查参数和适配相控阵阵元集扫查参数的延迟法则，这使得相控阵阵元集不移动探头或尽量少移动探头就可扫查钢管，并且延迟法则作用于相控阵阵元集，相控阵阵元集产生的声束角度、焦柱位置、焦点的尺寸及位置在一定范围内连续、动态可调，而且可快速平移声束，这就使钢管管壁的不同壁厚层均能反射声波，在检测钢管前，利用相控阵阵元集线性扫查和试验块，对相控阵阵元集进行灵敏度校准，以使线性扫查的干涉波经反射后与通孔后的回波高度相同，最后控制相控阵阵元集进入工作区域，接收线性扫查的回波，将无缝钢管的缺陷图像重构，实现钢管缺陷定性。
[0033]在本申请的一实施例中，S100，包括：
[0034]S111，接收一个阵列方向的相控阵阵元集的总数。所述一个阵列方向的相控阵阵元集的总数为N。N为正整数。
[0035]S112，将该阵列方向的相控阵阵元集中相邻的n个阵元定义为扫描阵元。n为正整数且1<n<N。
[0036]S113，接收沿该阵列方向的扫描阵元的步进距离。
[0037]即：接收沿此阵列方向的扫描阵元本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于相控阵技术的钢管检测方法，其特征在于，包括：接收相控阵阵元集的参数信息，设定相控阵阵元集的扫查参数；根据相控阵阵元集的扫查参数，适配相控阵阵元集扫查参数的延迟法则；所述延迟法则包括但不限于干涉波偏转法则和干涉波聚焦法则；将延迟法则反馈于相控阵阵元集，以使相控阵阵元集生成干涉波焦点并利用干涉波焦点进行线性扫查；对相控阵阵元集进行灵敏度校准，以使线性扫查的干涉波经反射后与通孔后的回波高度相同；控制相控阵阵元集进入工作区域，驱动相控阵阵元集执行线性扫查，接收线性扫查的回波，利用回波
‑
复原软件，将无缝钢管的缺陷图像重构。2.根据权利要求1所述的基于相控阵技术的钢管检测方法，其特征在于，所述接收相控阵阵元集的参数信息，设定相控阵阵元集的扫查参数，包括：接收一个阵列方向的相控阵阵元集的总数；所述一个阵列方向的相控阵阵元集的总数为N；N为正整数；将该阵列方向的相控阵阵元集中相邻的n个阵元定义为扫描阵元；n为正整数且1<n<N；接收沿该阵列方向的扫描阵元的步进距离；根据步进距离、扫描阵元个数n和该阵列方向的相控阵阵元集总数，设定驱动该阵列方向的扫查范围；返回接收一个阵列方向的相控阵阵元集总数N，直至确定所有阵列方向的相控阵阵元集的压电晶片的扫查范围。3.根据权利要求2所述的基于相控阵技术的钢管检测方法，其特征在于，所述接收相控阵阵元集的参数信息，设定相控阵阵元集的扫查参数，还包括：接收待测批次无缝钢管的外径数据和管壁厚度参数；根据待测批次无缝钢管的外径数据和管壁厚度参数，确定各个阵列方向的相控阵阵元物理参数；所述物理参数包括中心频率、阵元宽度、阵元间隔和角度偏转中的一种或多种；根据相控阵阵元集的压电晶片的扫查范围，确定起始扫描阵元。4.根据权利要求3所述的基于相控阵技术的钢管检测方法，其特征在于，所述根据相控阵阵元集的扫查参数，适配相控阵阵元集扫查参数的延迟法则，包括：接收阵列方向，根据阵列方向选取相控阵阵元集扫查参数的延迟法则；当阵列方向为横向方向时，选择干涉波偏转法则；当阵列方向为纵向方向时，选择干涉波偏转法则；当阵列方向为沿钢管管壁方向时，选择干涉波聚焦法则。5.根据权利要求4所述的基于相控阵技术的钢管检测方法，其特征在于，所述将延迟法则反馈于相控阵阵元集，以使相控阵阵元集生成干涉波进行线性扫查，包括：接收一个阵列方向，将相控阵阵元集在这个划分为多个扫描阵元；根据该阵列方向的扫查范围，驱动扫描阵元执行线性扫查；返回接收一个阵列方向，将相控阵阵元集在这个划分为多个扫描阵元，直至横向方向、纵向方向和沿钢管管壁方向这三个阵列方向的线性扫查均执行完成。6.根据权利要求5所述的基于相控阵技术的钢管检测方法，其特征在于，所述将延迟法
则反馈于相控阵阵元集，以使相控阵阵元集生成干涉波进行线性扫查，还包括：接收横向方向、纵向方向和沿钢管管壁方向这三个阵列方向的优先级；根据这三个阵列方向的优先级，拟定扫查路径和最大扫...

【专利技术属性】
技术研发人员：鞠双，王正，孙大全，陈利伟，邵磊，徐锐君，
申请(专利权)人：浙江泰富无缝钢管有限公司，
类型：发明
国别省市：