【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及管道缺陷检测，具体是一种基于多传感器探头的缺陷量化方法及装置。
技术介绍
1、石油天然气作为重要的国家战略能源，在国民经济中占有极其重要的地位，其运输方式主要为管道运输。铁磁管道在长年使用过程中会出现腐蚀、焊缝老化等问题，如不及时处理，极易演变为管道穿孔或破裂。漏磁检测作为主流的无损检测技术，能够根据漏磁信号特征对缺陷进行识别、量化。在对缺陷进行量化的过程中，最常用的方法是构建合适的漏磁信号缺陷参数求解模型，根据采样到的漏磁信号通过正向或者迭代逆向计算出缺陷尺寸参数。其中如何准确而快速的实现根据缺陷漏磁信号求解缺陷尺寸，是整个缺陷尺寸量化过程的重点与难点。
2、现在的相关技术中，缺陷漏磁信号量化方法主要有直接反演法和迭代反演法两类。直接反演法是直接建立从缺陷漏磁信号到缺陷尺寸之间的逆向映射模型，主要是基于统计模型或机器学习模型。优点是速度快，缺点是物理意义不明确，样本依赖性重，误差大。迭代反演法是利用从缺陷尺寸到缺陷漏磁信号这具有唯一性的正向模型的反复迭代求解缺陷尺寸。优点是通过不断逼近缺陷尺寸，精度较高。但是由于迭代计算的计算模型复杂，计算时间长，故目前迭代计算法计算缺陷尺寸的量化效率较低。
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术公开一种基于多传感器探头的缺陷量化方法及装置，该方法及装置装置能够快速、准确地获取缺陷特征尺寸的预测值，提高管道缺陷检测的准确性。
2、一种基于多传感器探头的缺陷量化方法，包括以下步骤：
3、s1、使
4、s2、基于有限元模型获取多传感器探头在不同提离值下的缺陷漏磁信号；
5、s3、计算提离值为0时的信号极值，获取管道缺陷的长宽尺寸，实现缺陷开口轮廓识别；
6、s4、根据已知的缺陷长宽尺寸，基于磁偶极子模型和多传感器探头的结构特性，迭代求解缺陷深度；
7、作为本专利技术再进一步的方案：步骤s1的具体过程如下：
8、s1-1、有限元模型建立过程：在有限元软件中建立圆周管道的1/18，在管道内壁径向方向安装传感器作为探头组一，同样沿管道内壁轴向方向布置探头组二，，传感器可以在轴向、周向两个扫描方向上检测漏磁场的轴向、径向、周向信号； s1-2、根据实际工作中的管道状况以及检测器的构造，分别对每一件传感器设定一种提离值，且各个提离值按照由小到大排列；
9、s1-3、将设定好的提离值和缺陷尺寸输入到有限元模型，模拟缺陷漏磁信号。
10、作为本专利技术再进一步的方案：步骤s2的具体过程如下：
11、s2-1、根据步骤s1-3的设定，模拟计算各个传感器在轴向检测方向上的轴向、径向、周向漏磁信号，以及在周向检测方向上的径向和周向漏磁信号。
12、作为本专利技术再进一步的方案：步骤s3的具体步骤如下：
13、s3-1、根据步骤s2-1仿真模拟的结果，获取在轴向和周向检测方向上不同提离值下的漏磁信号；
14、s3-2、在轴向检测方向上，基于漏磁信号极值随提离值的减小逐渐逼近缺陷边缘的特性，通过数值拟合轴向、径向、周向信号极值与提离值的关系，计算提离值为0时的信号极值；
15、s3-3、通过拟合信号极值与其对应位置的关系，根据s3-2中提离值为0时的信号极值，计算其对应的位置，即缺陷的轴向长度；
16、s3-4、同样在周向检测方向上，采用相同的步骤s3-2、s3-3，利用径向信号和周向信号计算缺陷的周向长度。
17、作为本专利技术再进一步的方案：步骤s4的具体过程如下：
18、s4-1根据步骤s3-3、s3-4获取的缺陷长宽，结合多传感器探头的结构参数，代入基于三维磁偶极子推导的量化模型；
19、s4-2基于输入的缺陷长宽和多传感器探头提离值，迭代求解缺陷深度。
20、作为本专利技术再进一步的方案：算法中所用到的函数关系表达式如下：
21、
22、
23、
24、其中，h表示最终求解出的缺陷深度；
25、h1表示探头组一算得的缺陷深度；
26、h2表示探头组二算得的缺陷深度；
27、r1、r2、r3、r4分别表示每个传感器的提离值；
28、、为权重系数；
29、d为探头组两个传感器的径向间距；
30、、、、分别代表h/r1、h/r2、h/r3、h/r4。
31、作为本专利技术再进一步的方案：所述、、、是利用推导后的磁偶极子模型迭代求解获得的；所述权重系数+的取值范围为0-1。
32、作为本专利技术再进一步的方案：有限元模型中的管道的尺寸、管道内介质的性质，以及传感器的通道数、采样频率均和实际的检测工况相同；
33、作为本专利技术再进一步的方案：所述有限元分析软件为ansys maxwell。
34、作为本专利技术再进一步的方案：所述的有限元装置包括永磁体对、刚刷、轭铁；所述永磁体对包括n极向下的第一永磁体和s极向下的第二永磁体，并对称分布在所述多传感器探头的两侧，用于饱和磁化铁磁试件；所述刚刷对称分布在所述多传感器探头两侧，分别位于所述第一、第二永磁体下方，并与所述铁磁试件和所述永磁体连接，用于维持所述永磁体与所述铁磁试件之间的磁场分布；
35、所述轭铁位于所述第一、第二永磁体上方，用于形成闭合磁路，维持所述永磁体上部的磁场分布。
36、一种电子设备，包括依次连接的处理器、输入设备、输出设备和存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述处理器被配置用于调用所述程序指令，执行上述的方法。
37、一种存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述程序指令当被处理器执行时使所述处理器执行上述的方法。
38、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
39、本专利技术使用多个提离值不同的传感器获取缺陷漏磁信号，并借助磁偶极子模型建立缺陷量化模型。结果表明，可以利用漏磁信号极值随提离值的减小逐渐逼近缺陷边缘的特性识别缺陷的长宽，以作为深度量化的输入值，相比于直接假设漏磁信号峰值宽度等于缺陷宽度，存在原理上的优势，此外，多传感器探头可以减小由于检测器震动引起提离值改变的检测误差，实现了提离补偿，且量化模型清晰简洁，计算速度快，缺陷尺寸量化精度高，满足管道检测工程的要求。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于多传感器探头的缺陷量化方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于多传感器探头的缺陷量化方法，其特征在于，所述步骤S1的具体过程如下：
3.根据权利要求2所述的一种基于多传感器探头的缺陷量化方法，其特征在于，所述步骤S2的具体过程如下：
4.根据权利要求3所述的一种基于多传感器探头的缺陷量化方法，其特征在于，所述步骤S3的具体过程如下：
5.根据权利要求4所述的一种基于多传感器探头的缺陷量化方法，其特征在于，所述步骤S4的具体过程如下：
6.根据权利要求1所述的一种基于多传感器探头的缺陷量化方法，其特征在于，算法中所用到的函数关系表达式如下：
7.根据权利要求6所述的一种基于多传感器探头的缺陷量化方法，其特征在于，所述、、、是利用推导后的磁偶极子模型迭代求解获得的；所述权重系数+的取值范围为0-1。
8.根据权利要求1至7任一所述的一种基于多传感器探头的缺陷量化方法所用装置，其特征在于，包括永磁体对、刚刷、轭铁；所述永磁体对包括N极向下的第一永磁体和S极向下的第二
9.根据权利要求8所述的一种基于多传感器探头的缺陷量化方法所用电子设备，其特征在于，包括依次连接的处理器、输入设备、输出设备和存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述处理器被配置用于调用所述程序指令，执行上述的方法。
10.根据权利要求9所述的一种基于多传感器探头的缺陷量化方法所用存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述程序指令当被处理器执行时使所述处理器执行上述的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种基于多传感器探头的缺陷量化方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于多传感器探头的缺陷量化方法，其特征在于，所述步骤s1的具体过程如下：
3.根据权利要求2所述的一种基于多传感器探头的缺陷量化方法，其特征在于，所述步骤s2的具体过程如下：
4.根据权利要求3所述的一种基于多传感器探头的缺陷量化方法，其特征在于，所述步骤s3的具体过程如下：
5.根据权利要求4所述的一种基于多传感器探头的缺陷量化方法，其特征在于，所述步骤s4的具体过程如下：
6.根据权利要求1所述的一种基于多传感器探头的缺陷量化方法，其特征在于，算法中所用到的函数关系表达式如下：
7.根据权利要求6所述的一种基于多传感器探头的缺陷量化方法，其特征在于，所述、、、是利用推导后的磁偶极子模型迭代求解获得的；所述权重系数+的取值范围为0-1。
8.根据权利要求1...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘文龙，任乐梅，邰传民，田贯三，陈香君，张增刚，燕林楷，
申请(专利权)人：山东建筑大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。