基于横波直探头的管道缺陷周向导波无损检测方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105698012A(43)申请公布日2016.06.22(21)申请号201610028930.7(22)申请日2016.01.15(71)申请人北京工业大学地址100124北京市朝阳区平乐园100号(72)发明人何存富郭程吕炎张学聪吴斌(74)专利代理机构北京思海天达知识产权代理有限公司11203代理人沈波(51)Int.Cl.F17D5/02(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图6页(54)发明名称基于横波直探头的管道缺陷周向导波无损检测方法(57)摘要基于横波直探头的管道缺陷周向导波无损检测方法，搭建横波直探头在管中激励周向导波的缺陷检测仪；运用数值计算软件，绘制管道周向导波频散曲线；选择适合管道缺陷无损检测的激励频率；绘制所在频率下各个周向导波模态的波结构图，确定相应周向导波模态的激励方法，确定横波直探头的布置方向与激励周向导波典型模态的关系；激励周向导波并接收其缺陷回波，通过分析接收信号中的反射回波到达接收点的时间，确定管道缺陷位置。CN105698012ACN105698012A权利要求书1/1页1.基于横波直探头的管道缺陷周向导波无损检测装置，其特征在于：该装置包括任意函数信号发生器(1)、功率放大器(2)、数字示波器(3)、发射信号横波直探头(4)、接收信号横波直探头(5)、计算机(6)、管道(7)；任意函数信号发生器(1)的输出端分别与功率放大器(2)以及数字示波器(3)的输入端连接，发射信号横波直探头(4)置于管道(7)的外壁并与功率放大器(2)的输出端连接，接收信号横波直探头(5)置于管道(7)的外壁，与数字示波器(3)连接，计算机(6)与数字示波器(3)连接；其中发射信号横波直探头(4)与接收信号横波直探头(5)中心频率均为500kHz，由人工按压在管道(7)表面，通过专用耦合剂耦合在管道表面；发射信号横波直探头(4)用于激励周向导波，接收信号横波直探头(5)用于接收周向导波。2.依据权利要求1所述的基于横波直探头的管道缺陷周向导波无损检测装置，基于横波直探头的管道缺陷周向导波无损检测方法，其特征在于：基于横波直探头的管道缺陷周向导波无损检测方法其具体实现步骤如下：步骤一：检测系统搭建；步骤二：运用数值计算软件，基于管道物理参数密度ρ、纵波速度cL和横波速度cs，尺寸参数管道内径r1和管道外径r2建立管道结构波动模型和周向导波的频散方程，对频散方程进行数值求解，绘制管道周向导波群速度曲线；步骤三：根据步骤一得到的周向导波群速度曲线选择适合管道缺陷无损检测导波模态的激励频率，并提取在此频率下各个周向导波模态的群速度vg；步骤四：在步骤二中选择的频率下，绘制所在频率下各个周向导波模态的波结构图；分析各周向导波模态的轴向位移、周向位移和径向位移，确定相应周向导波模态的激励方法，确定横波直探头的偏振方向与激励周向导波典型模态的关系；步骤五：由任意函数信号发生器(1)产生汉宁窗调制的特定周期的正弦波激励信号，分别输入至功率放大器(2)与数字示波器(3)；经过功率放大的激励信号输入发射信号横波直探头传感器(4)，发射信号横波直探头(4)以步骤三确定的偏振方向进行布置，激励相应模态的周向导波；接收信号横波直探头(5)与发射信号横波直探头(4)布置方向相同，接收相应模态周向导波；通过分析接收信号中的反射回波到达接收点的时间，确定管道缺陷位置。2CN105698012A说明书1/4页基于横波直探头的管道缺陷周向导波无损检测方法技术领域[0001]本发明涉及一种基于横波直探头的管道缺陷周向导波无损检测方法，该方法可用于管道缺陷的无损检测，属于无损检测领域。背景技术[0002]管道运输在我国的国防建设和经济建设中有着至关重要的作用。由于我国运输管线使用多年，现运输管线逐渐出现老化腐蚀的现象，甚至发生了管道泄漏、断裂乃至爆裂等管线恶性事故，给国家带来巨大的经济损失，使周边的生态环境受到破坏和污染，使人们的安全和财产受到损失与威胁。由于现阶段我国对于管道的缺陷检测方法有限，无法对管道进行全面的检测，也无法对腐蚀位置和泄漏点进行精确的定位，导致运输管线维修困难，管线盲目的被开挖报废，浪费大量人力财力。所以研发一种实用、全面、效率高的管道缺陷无损检测技术是非常必要的。[0003]现检测管道缺陷所用的导波主要分为两类，柱面纵向导波和周向导波。柱面纵向导波目前国内外研究较多，并已经应用于工程检测。但是随着运输管道壁厚的增加，柱面纵向导波衰减较大，检测能力有限，波形比较复杂，缺陷信号不易识别，并且存在一定的检测盲区。除此以外，柱面纵向导波对管道周向缺陷较为敏感，检测灵敏度较高，但其对运输管道上的轴向缺陷并不敏感，使得轴向缺陷在检测中不容易被识别。本发明