System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 电磁超声传感器及管道周长测量方法技术_技高网

电磁超声传感器及管道周长测量方法技术

技术编号:42469937 阅读:16 留言:0更新日期:2024-08-21 12:55
本申请涉及数据处理技术领域,公开了一种电磁超声传感器及管道周长测量方法。方法包括:将电磁超声传感器放置于待测管道表面;激发电磁超声传感器并接收沿管道周向传播的超声表面波信号,提取超声表面波信号的声时信息;根据声时信息计算待测管道的管道周长。本申请提高管道周长测量的效率。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及数据处理领域,尤其涉及一种电磁超声传感器及管道周长测量方法


技术介绍

1、管道在电力、化工、石油、制药、航空等各个领域广泛应用。在工业管道的服役过程中,由于物理磨损、化学腐蚀、温度变化、内部压力变化、外部力量作用等,导致管道变形,周长发生变化。当管道的形变量达到一定程度时,管道将失效,难以保证工业系统稳定、可靠运行。

2、对工业管道的周长进行测量和在线监测,判断管道形变量是确保其安全、稳定运行的关键措施。一方面,通过监测管道周长的变化,可以及时发现由于腐蚀、磨损或其他外力引起的管道壁厚减薄,从而预防可能发生的泄漏事故。另一方面,管道在长期运行过程中,可能会因为各种原因导致结构失效。定期的周长测量可以帮助识别这些潜在的风险点,从而采取措施加固或更换管道,确保安全。此外,通过对管道周长的在线监测,可以实时掌握管道的运行状态,及时发现问题并进行维修,延长管道的使用寿命。减少因突发事故导致的大规模维修或更换,从而降低长期的维护成本。

3、目前,可用于工业现场管道周长测量的方法包括:米尺测量,使用细绳紧贴管道外壁绕一圈,然后用卷尺测量细绳的长度,从而得到管道的周长。这种方法操作简单,但是效率低、人工成本高。激光扫描,通过激光测距技术对管道进行全方位扫描,获取管道的精确外形数据,再通过计算得到管道的周长。这种方法设备成本高,且对管道表面光洁程度要求较高。


技术实现思路

1、本申请提供了一种电磁超声传感器及管道周长测量方法,用于提高管道周长测量的效率。

2、第一方面,本申请提供了一种电磁超声传感器,包括:永磁铁、曲折线圈以及传感器外壳:所述永磁铁设置为与待测管道外表面贴合的弧形,用于沿待测管道的径向方向充磁;所述曲折线圈位于所述永磁铁下方,在测量待测管道时置于待测管道表面;所述永磁铁和所述曲折线圈设置于所述传感器外壳内。

3、结合第一方面,在本申请第一方面的第一种实现方式中,所述传感器外壳设置有可沿待测管道轴向移动的轮子。

4、第二方面,本申请提供了一种管道周长测量方法,包括:

5、s1、将电磁超声传感器放置于待测管道表面;

6、s2、激发所述电磁超声传感器并接收沿管道周向传播的超声表面波信号,提取所述超声表面波信号的声时信息;

7、s3、根据所述声时信息计算所述待测管道的管道周长。

8、结合第二方面,在本申请第一方面的第一种实现方式中,所述曲折线圈的空间周期d满足关系式:,其中,为待测管道中的表面波波速, f为待测管道中表面波的频率。

9、结合第二方面,在本申请第一方面的第二种实现方式中,步骤s2中提取声时信息的过程包括:

10、对所述超声表面波信号进行包络分析,得到包络图;

11、对所述包络图进行极值点分析,得到极值点数据集;

12、基于所述极值点数据集,对所述超声表面波信号进行信号分割,得到等宽度的多个子信号;

13、根据多个所述子信号,提取所述超声表面波信号的声时信息。

14、结合第二方面,在本申请第一方面的第三种实现方式中,所述根据多个所述子信号,提取所述超声表面波信号的声时信息,包括:

15、对多个所述子信号中信号组合,得到多对信号对;

16、分别对每对信号对进行互相关量计算,得到每对信号对的互相关量;

17、根据每对信号对的互相关量,提取得到互相关量最大的目标信号对以及最大互相关量;

18、基于所述目标信号对以及所述最大互相关量,提取所述超声表面波信号的声时信息。

19、结合第二方面,在本申请第一方面的第四种实现方式中,所述分别对每对信号对进行互相关量计算,得到每对信号对的互相关量包括:

20、通过互相关量计算公式,分别对每对信号对进行互相关量计算,得到每对信号对的互相关量,所述互相关量计算公式如下所示:

21、;

22、其中,为互相关量,表示第 i个子信号在位置 n处的值;表示第 j个子信号在位置( n+m)处的值, n为子信号的信号宽度。

23、结合第二方面,在本申请第一方面的第五种实现方式中,所述基于所述目标信号对以及所述最大互相关量,提取所述超声表面波信号的声时信息,包括:

24、 δt;其中, δt为超声表面波信号的声时信息,为所述目标信号对中第个信号的中心位置,为所述目标信号对中第b个信号的中心位置,为最大互相关量。

25、结合第二方面,在本申请第一方面的第六种实现方式中,在步骤s2中选择无分叉现象的第二次或第三次接收到的超声波信号进行声时信息提取。

26、结合第二方面,在本申请第一方面的第七种实现方式中,步骤s3中计算管道周长的公式为: c=× δt其中,c为待测管道的管道周长。

27、结合第二方面,在本申请第一方面的第八种实现方式中,还包括沿管道轴向移动所述电磁超声传感器,对整段管道的周长进行扫查。

28、本申请提供的技术方案中,将电磁超声传感器放置于待测管道表面的方式实现了非接触式测量。这种非接触式测量方法不需要使用耦合剂,也不需要对管道表面进行特殊处理,大大简化了测量过程,提高了测量效率。同时,这种方法适用于各种复杂环境下的管道,如高温、高压或腐蚀性介质环境中的管道,显著扩展了测量的应用范围。通过激发电磁超声传感器并接收沿管道周向传播的超声表面波信号,这种方法实现了对整个管道周长的全面检测。超声表面波沿管道周向传播一周后被接收,这意味着测量结果反映了管道整个周长的平均状态,而不仅仅是局部状态。这种全面检测能够更准确地反映管道的整体状况,有助于及时发现可能存在的问题。从超声表面波信号中提取声时信息的方法提高了测量的精度。通过分析超声波绕管道传播一周所需的时间,可以很精确地计算出管道的周长。这种基于时间测量的方法比直接测量长度的方法更加精确,能够检测到微小的管道变形或壁厚变化。根据声时信息计算管道周长的方法具有很强的适应性。不同材料、不同尺寸的管道只需要知道相应的超声波传播速度,就可以使用相同的计算方法得到准确的周长数据。

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【技术保护点】

1.一种电磁超声传感器,其特征在于,包括:永磁铁、曲折线圈以及传感器外壳:

2.根据权利要求1所述的电磁超声传感器,其特征在于,所述传感器外壳设置有可沿待测管道轴向移动的轮子。

3.一种基于如权利要求1或2所述电磁超声传感器的管道周长测量方法,其特征在于,包括以下步骤:

4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述曲折线圈的空间周期d满足关系式:,其中,为待测管道中的表面波波速,f为待测管道中表面波的频率。

5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,步骤S2中提取声时信息的过程包括:

6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述根据多个所述子信号,提取所述超声表面波信号的声时信息,包括:

7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述分别对每对信号对进行互相关量计算,得到每对信号对的互相关量包括:

8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述基于所述目标信号对以及所述最大互相关量,提取所述超声表面波信号的声时信息,包括:

9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,在步骤S2中选择无分叉现象的第二次或第三次接收到的超声波信号进行声时信息提取。

10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,步骤S3中计算管道周长的公式为:C= ×Δt其中,C为待测管道的管道周长。

11.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,还包括沿管道轴向移动所述电磁超声传感器,对整段管道的周长进行扫查。

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【技术特征摘要】

1.一种电磁超声传感器,其特征在于,包括:永磁铁、曲折线圈以及传感器外壳:

2.根据权利要求1所述的电磁超声传感器,其特征在于,所述传感器外壳设置有可沿待测管道轴向移动的轮子。

3.一种基于如权利要求1或2所述电磁超声传感器的管道周长测量方法,其特征在于,包括以下步骤:

4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述曲折线圈的空间周期d满足关系式:,其中,为待测管道中的表面波波速,f为待测管道中表面波的频率。

5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,步骤s2中提取声时信息的过程包括:

6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述根据多个所述子信号,提取所述超声表面波信号的声时信息,包括:...

【专利技术属性】
技术研发人员:孙璞杰陈祖良蒋川流应文忠侯召堂张凌瀚李佼佼王立荣高磊张浩
申请(专利权)人:西安热工研究院有限公司
类型:发明
国别省市:

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