基于虚拟相控的管道导波聚焦检测方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利(10)授权公告号(10)授权公告号CNCN102721748102721748B(45)授权公告日2014.12.31(21)申请号201210193865.5US2009/0139337A1,2009.06.04,(22)申请日2012.06.12邓菲等.基于时反导波检测的管道缺陷圆周定位研究.《声学学报(中文版)》.2008,第33(73)专利权人北京工业大学卷(第01期),地址100124北京市朝阳区平乐园100号邓菲等.基于时间反转的管道导波小缺陷(72)发明人吴斌符浩何存富检测数值分析.《北京工业大学学报》.2008,第(74)专利代理机构北京思海天达知识产权代理34卷(第07期),有限公司11203审查员韩德凯代理人刘萍(51)Int.Cl.G01N29/07(2006.01)(56)对比文件CN101571233A,2009.11.04,CN101782555A,2010.07.21,CN1978977A,2007.06.13,CN101701936A,2010.05.05,JP特开2004/125615A,2004.04.22,权权利要求书1页利要求书1页说明书3页说明书3页附图6页附图6页(54)发明名称基于虚拟相控的管道导波聚焦检测方法(57)摘要本发明涉及基于虚拟相控的导波信号分析方法，属于无损检测信号分析领域。为了解决目前超声导波检测过程中，对于微小缺陷检测回波幅度低，分辨能力低的现状。通过结合相控聚焦思想与虚拟合成方法，在提高缺陷回波幅值，提高检测能力的同时，不过多的提高方法对仪器设备的要求。以最低的成本实现高分辨率高效的检测。本发明主要利用虚拟合成方法，在信号后处理过程中，对多通道信号分别引入适当的时间延迟，补偿各个通道信号到达聚焦点时间，从而实现虚拟的相控聚焦。本发明仅需要1轮激励-接收，便可以对整个检测区域的任意一点进行聚焦检测，检测效率高；对仪器设备要求低；能够对整个检测区域实现成像，检测结果直观。CN102721748BCN102748BCN102721748B权利要求书1/1页1.基于虚拟相控的导波信号分析方法，其特征在于，包括以下步骤：1)利用时间反转式超声导波管道检测仪，对带有缺陷的管道进行常规超声导波检测，获得聚焦前检测曲线，与N×N个原始数据，N为通道数；2)设定管道上某个缺陷所在位置为聚焦点，利用各通道传感器位置与聚焦点位置，计算出各个传感器与聚焦点之间的距离DN；3)利用管道中导波传播波速c与步骤2)中各个传感器与聚焦点之间的距离DN，计算出导波从各个传感器传播到聚焦点所需的时间4)选取任意通道a的传播时间Ta为参照，将步骤3)中计算出的所有的传播时间都减去Ta，得到各个通道的时间延迟△Ti＝Ti-Ta，i＝1,2…N，其中△Ta＝0；5)将步骤1)所得的N×N个原始数据，按照激励通道不同，分为N组并叠加，得到N个叠加后信号SN；6)将步骤5)得到的叠加后信号SN分别做快速傅立叶变换得到N个叠加后信号SN对应的频谱FN；7)利用步骤4)得到的各个通道的时间延迟△TN与步骤6)得到的频谱FN计算虚拟延迟后的N个叠加信号的频谱i；其中j代表虚数单位，ω代表角频率；8)将步骤7)得到的延迟后的N个叠加信号的频谱FN'做傅立叶反变换得到延迟后的N个叠加信号S'N；9)将步骤8)得到的延迟后的N个叠加信号S'N叠加，得到最终的虚拟相控聚焦检测信号。2CN102721748B说明书1/3页基于虚拟相控的管道导波聚焦检测方法技术领域[0001]本发明涉及基于虚拟相控的导波信号分析方法，属于无损检测信号分析领域。背景技术[0002]超声导波检测管道的缺陷和损伤是近年来兴起的一项新的管道检测技术。和常规的漏磁、涡流、射线法相比具有检测效率高、传播距离远、检测范围大、不需要剥离外包层、对埋地管道不需要全部开挖、可以进行在线检测等优点，除了适用于一般的管道检测，对高架管道、有包覆层的管道、埋地管道、管道在公路路基穿越段和穿墙段、在水中的运行的管道等情况。与传统的超声波检测相比，超声导波技术有检测距离长（最长达200米）、可对管道进行100%检测、不需要耦合及和检测方便快速的优点。[0003]目前，针对超声导波管道检测的研究主要集中在缺陷定位方面。聚焦检测方法，由于其能够大幅度的提高缺陷回波强度，从而提高超声导波对小缺陷的检测能力，在近年来逐渐成为研究热点。基于虚拟相控聚焦技术的超声导波检测方法是一种新型的聚焦检测方法，具有对仪器设备要求低，检测速度快，等优点。目前在已经公开或者公开发表的研究成果中，还没有关于虚拟相控聚焦超声导波检测方法的研究成果。发明内容[0004]本发明的目的是为了解决目前超声导波检测过程中，对于微小缺陷检测回波幅度低，分辨能