本發(fā)明涉及管道檢測(cè)，特別涉及一種管道缺陷檢測(cè)方法、系統(tǒng)、設(shè)備和介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、管道系統(tǒng)是油、水、氣等各種流體的主要載體，并已成為現(xiàn)代社會(huì)不可缺少的組成部分，保障管道系統(tǒng)的安全意義重大。然而，實(shí)際管道系統(tǒng)中存在著大量的法蘭、焊縫、閥門(mén)、直管和支撐等強(qiáng)特征反射區(qū)域，并由于外敷包覆層等原因，形成了眾多人力不可達(dá)的區(qū)域。在強(qiáng)特征反射區(qū)域，往往更容易發(fā)生腐蝕，這些特殊區(qū)域是管路檢測(cè)的重點(diǎn)，這些區(qū)域的檢測(cè)也是當(dāng)前管道檢測(cè)的一項(xiàng)緊迫需求。

2、現(xiàn)有技術(shù)中，針對(duì)管道系統(tǒng)的檢測(cè)方法很多，但傳統(tǒng)的檢測(cè)方法大多是接觸式，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)檢測(cè)，不但檢測(cè)效率低下，更為重要的是無(wú)法對(duì)人力不可達(dá)區(qū)域進(jìn)行檢測(cè)。

3、為了提高管道檢測(cè)的效率，并對(duì)人力不可達(dá)區(qū)域進(jìn)行檢測(cè)，又提出一種基于軸對(duì)稱(chēng)模態(tài)導(dǎo)波的管道缺陷檢測(cè)方法。其實(shí)施過(guò)程包括：將傳感器陣列沿著管道的圓周方向布置，使用信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生軸對(duì)稱(chēng)模態(tài)的導(dǎo)波信號(hào)；通過(guò)傳感器陣列將導(dǎo)波信號(hào)輸入管道并沿著管道傳播，遇到管道中的缺陷時(shí)會(huì)產(chǎn)生反射波，對(duì)接收到的反射波進(jìn)行特征分析，判斷管道缺陷位置。

4、上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷是：軸對(duì)稱(chēng)模態(tài)導(dǎo)波的運(yùn)動(dòng)模式比較簡(jiǎn)單，在面對(duì)許多復(fù)雜應(yīng)用場(chǎng)景下重要且緊迫的管道檢測(cè)需求時(shí)，管道缺陷的檢測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)確。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、基于此，有必要針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，提供一種管道缺陷檢測(cè)方法、系統(tǒng)、設(shè)備和介質(zhì)。

2、本發(fā)明實(shí)施例提供一種管道缺陷檢測(cè)方法，包括：

3、在待測(cè)管道上布設(shè)兩組換能器陣列，并通過(guò)兩組換能器陣列施加設(shè)定方向和設(shè)定頻率的激勵(lì)力以在待測(cè)管道中激發(fā)彎曲模態(tài)導(dǎo)波；

4、控制兩組換能器陣列施加激勵(lì)力的初始激勵(lì)換能器和初始激勵(lì)時(shí)間，以調(diào)節(jié)彎曲模態(tài)導(dǎo)波在管道周向上的聚焦位置，對(duì)待測(cè)管道的反射區(qū)域進(jìn)行周向掃描，得到多個(gè)掃描點(diǎn)；

5、根據(jù)彎曲模態(tài)導(dǎo)波的能量聚焦點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的初始激勵(lì)換能器和初始激勵(lì)時(shí)間再次激發(fā)彎曲模態(tài)導(dǎo)波對(duì)所有掃描點(diǎn)進(jìn)行第一次掃描，得到第一次檢測(cè)信號(hào)；根據(jù)彎曲模態(tài)導(dǎo)波的能量薄弱點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的初始激勵(lì)換能器和初始激勵(lì)時(shí)間再次激發(fā)彎曲模態(tài)導(dǎo)波對(duì)所有掃描點(diǎn)進(jìn)行第二次掃描，得到第二次檢測(cè)信號(hào)；

6、將第二次檢測(cè)信號(hào)作為檢測(cè)基線(xiàn)信號(hào)對(duì)第一次檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行基線(xiàn)消除，得到缺陷反射信號(hào)；將所有掃描點(diǎn)中缺陷反射信號(hào)的幅值變化程度最大的掃描點(diǎn)作為待測(cè)管道的缺陷位置。

7、可選地，在待測(cè)管道中激發(fā)彎曲模態(tài)導(dǎo)波，具體包括：

8、獲取待測(cè)管道的頻散曲線(xiàn)和導(dǎo)波周向位移分布圖；

9、根據(jù)頻散曲線(xiàn)和導(dǎo)波周向位移分布圖，確定激勵(lì)力的設(shè)定方向和設(shè)定頻率；

10、通過(guò)兩組換能器陣列施加設(shè)定方向和設(shè)定頻率的激勵(lì)力以在待測(cè)管道中激發(fā)彎曲模態(tài)導(dǎo)波。

11、可選地，兩組換能器陣列中同組的換能器周向位置間隔相同，均勻分布在待測(cè)管道的管壁，通入方向相同的激勵(lì)電流；兩組之間周向分布方向相反，交叉排列。

12、可選地，控制兩組換能器陣列施加激勵(lì)力的初始激勵(lì)換能器和初始激勵(lì)時(shí)間，具體包括：

13、在待測(cè)管道中激發(fā)純凈單一的彎曲模態(tài)導(dǎo)波，利用半解析有限元法計(jì)算得到該管道在不同頻率下各種模態(tài)波的結(jié)構(gòu)和波數(shù)，選取周向位移目標(biāo)模態(tài)扭轉(zhuǎn)-彎曲模態(tài)t(n,m)；

14、換能器陣列中第ξ個(gè)換能器對(duì)應(yīng)的時(shí)延時(shí)間td為：

15、

16、其中，n表示目標(biāo)彎曲模態(tài)的周向階數(shù)，δt是每組陣列中相鄰換能器的間隔時(shí)間，f是激發(fā)頻率，ξ是環(huán)狀陣列換能器的序數(shù)，η是環(huán)狀陣列換能器的總個(gè)數(shù)；

17、根據(jù)時(shí)延時(shí)間確定陣列中每個(gè)換能器的作用時(shí)間，按照作用時(shí)間在換能器中通入交流電，以改變換能器陣列的初始激勵(lì)換能器和初始激勵(lì)時(shí)間。

18、可選地，能量聚焦點(diǎn)為檢測(cè)用彎曲模態(tài)導(dǎo)波的位移幅值最大的位置；能量最弱點(diǎn)為檢測(cè)用彎曲模態(tài)導(dǎo)波的位移幅值最小的位置。

19、本發(fā)明實(shí)施例還提供一種管道缺陷檢測(cè)系統(tǒng)，包括：

20、布設(shè)模塊，用于在待測(cè)管道上布設(shè)兩組換能器陣列，并通過(guò)兩組換能器陣列施加設(shè)定方向和設(shè)定頻率的激勵(lì)力以在待測(cè)管道中激發(fā)彎曲模態(tài)導(dǎo)波；

21、掃描模塊，用于控制兩組換能器陣列施加激勵(lì)力的初始激勵(lì)換能器和初始激勵(lì)時(shí)間，以調(diào)節(jié)彎曲模態(tài)導(dǎo)波在管道周向上的聚焦位置，對(duì)待測(cè)管道的反射區(qū)域進(jìn)行周向掃描，得到多個(gè)掃描點(diǎn)；

22、檢測(cè)模塊，用于根據(jù)彎曲模態(tài)導(dǎo)波的能量聚焦點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的初始激勵(lì)換能器和初始激勵(lì)時(shí)間再次激發(fā)彎曲模態(tài)導(dǎo)波對(duì)所有掃描點(diǎn)進(jìn)行第一次掃描，得到第一次檢測(cè)信號(hào)；根據(jù)彎曲模態(tài)導(dǎo)波的能量薄弱點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的初始激勵(lì)換能器和初始激勵(lì)時(shí)間再次激發(fā)彎曲模態(tài)導(dǎo)波對(duì)所有掃描點(diǎn)進(jìn)行第二次掃描，得到第二次檢測(cè)信號(hào)；

23、缺陷識(shí)別模塊，用于將第二次檢測(cè)信號(hào)作為檢測(cè)基線(xiàn)信號(hào)對(duì)第一次檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行基線(xiàn)消除，得到缺陷反射信號(hào)；將所有掃描點(diǎn)中缺陷反射信號(hào)的幅值變化程度最大的掃描點(diǎn)作為待測(cè)管道的缺陷位置。

24、本發(fā)明實(shí)施例還提供一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括存儲(chǔ)器和處理器，存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，處理器執(zhí)行計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)管道缺陷檢測(cè)方法的步驟。

25、本發(fā)明實(shí)施例還提供一種存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)管道缺陷檢測(cè)方法的步驟。

26、本發(fā)明實(shí)施例提供的上述一種管道缺陷檢測(cè)方法、系統(tǒng)、設(shè)備和介質(zhì)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果如下：

27、本發(fā)明基于彎曲模態(tài)導(dǎo)波在管道周向聚焦的特性，通過(guò)兩組換能器陣列施加設(shè)定方向和設(shè)定頻率的激勵(lì)力在管道中激發(fā)出彎曲模態(tài)導(dǎo)波；控制兩組換能器陣列施加激勵(lì)力的初始激勵(lì)換能器和初始激勵(lì)時(shí)間，以調(diào)節(jié)彎曲模態(tài)導(dǎo)波在管道周向上的聚焦位置，利用彎曲模態(tài)導(dǎo)波將能量穩(wěn)定聚焦在管道周向的特性，能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中軸對(duì)稱(chēng)模態(tài)導(dǎo)波的運(yùn)動(dòng)模式比較簡(jiǎn)單的問(wèn)題，檢測(cè)范圍大且效率高；將所有掃描點(diǎn)中缺陷反射信號(hào)的幅值變化程度最大的掃描點(diǎn)作為待測(cè)管道的缺陷位置，在復(fù)雜應(yīng)用場(chǎng)景下仍能夠發(fā)現(xiàn)焊縫區(qū)域的細(xì)小缺陷，提高管道缺陷檢測(cè)的準(zhǔn)確性。

28、除此之外，本發(fā)明還可以根據(jù)管道的管徑大小使用不同數(shù)目的換能器，適用于不同材質(zhì)和尺寸的管道；在安裝完畢后，通過(guò)改變兩組相互交叉的換能器的激發(fā)順序，可以將彎曲模態(tài)導(dǎo)波的能量聚焦在不同的周向角度范圍內(nèi)，而不需再次拆卸安裝。

技術(shù)特征：

1.一種管道缺陷檢測(cè)方法，其特征在于，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的一種管道缺陷檢測(cè)方法，其特征在于，所述在待測(cè)管道中激發(fā)彎曲模態(tài)導(dǎo)波，具體包括：

3.如權(quán)利要求1所述的一種管道缺陷檢測(cè)方法，其特征在于，所述兩組換能器陣列中同組的換能器周向位置間隔相同，均勻分布在待測(cè)管道的管壁，通入方向相同的激勵(lì)電流；兩組之間周向分布方向相反，交叉排列。

4.如權(quán)利要求1所述的一種管道缺陷檢測(cè)方法，其特征在于，所述控制兩組換能器陣列施加激勵(lì)力的初始激勵(lì)換能器和初始激勵(lì)時(shí)間，具體包括：

5.如權(quán)利要求1所述的一種管道缺陷檢測(cè)方法，其特征在于，所述能量聚焦點(diǎn)為檢測(cè)用彎曲模態(tài)導(dǎo)波的位移幅值最大的位置；所述能量最弱點(diǎn)為檢測(cè)用彎曲模態(tài)導(dǎo)波的位移幅值最小的位置。

6.一種管道缺陷檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括：

7.一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括存儲(chǔ)器和處理器，所述存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的管道缺陷檢測(cè)方法的步驟。

8.一種存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的管道缺陷檢測(cè)方法的步驟。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種管道缺陷檢測(cè)方法、系統(tǒng)、設(shè)備和介質(zhì)，其涉及管道檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。包括：在待測(cè)管道上布設(shè)兩組換能器陣列；控制兩組換能器陣列施加激勵(lì)力的初始激勵(lì)換能器和初始激勵(lì)時(shí)間，以調(diào)節(jié)彎曲模態(tài)導(dǎo)波在管道周向上的聚焦位置，對(duì)待測(cè)管道的反射區(qū)域進(jìn)行周向掃描，得到多個(gè)掃描點(diǎn)；使用檢測(cè)用彎曲模態(tài)導(dǎo)波的能量聚焦點(diǎn)和能量最弱點(diǎn)對(duì)每個(gè)掃描點(diǎn)進(jìn)行兩次導(dǎo)波檢測(cè)，通過(guò)第二次檢測(cè)信號(hào)對(duì)第一次檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行基線(xiàn)消除，得到缺陷反射信號(hào)；將所有掃描點(diǎn)中缺陷反射信號(hào)的幅值變化程度最大的掃描點(diǎn)作為待測(cè)管道的缺陷位置。本發(fā)明能夠發(fā)現(xiàn)焊縫區(qū)域的細(xì)小缺陷，提高管道缺陷檢測(cè)的準(zhǔn)確性。

技術(shù)研發(fā)人員：伍文君,武文濤,呂松澤,周宗和,謝海燕
受保護(hù)的技術(shù)使用者：武漢理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30