一種基于超聲導(dǎo)波的管道缺陷類型判別方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于管道無(wú)損檢測(cè)技術(shù)新興領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于超聲導(dǎo)波的管道缺 陷類型判別方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國(guó)管道里程非常巨大，如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)管道中的缺陷，就容易發(fā)生管道泄漏 事故，嚴(yán)重時(shí)易造成生命與財(cái)產(chǎn)傷亡。由于大部分管道都為架空或埋地管道，且有包覆層。 傳統(tǒng)的管道無(wú)損檢測(cè)方法，只能是點(diǎn)檢測(cè)，檢測(cè)效率低，對(duì)技術(shù)人員要求高，已經(jīng)無(wú)法滿足 管道檢測(cè)的需求。超聲導(dǎo)波檢測(cè)作為一種新興的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，只需要在管道一處檢測(cè)，便 可得到很長(zhǎng)距離內(nèi)管線的健康信息，檢測(cè)效率非常高；但現(xiàn)導(dǎo)波檢測(cè)技術(shù)還只能判斷管道 是否存在缺陷，對(duì)缺陷尺寸判斷也是模糊的，無(wú)法區(qū)分不同類型、不同大小的管道缺陷。管 道中最常存在的缺陷為腐蝕與裂紋，使用導(dǎo)波技術(shù)對(duì)它們進(jìn)行判別的方法仍然較為缺乏。
[0003] 專利201010607380. 7中敘述了一種管道缺陷表面完整性檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方 法，其原理是通過(guò)獲取管道損傷表面的圖像數(shù)據(jù)并計(jì)算出管道缺陷表面卻與及損傷特征參 數(shù)，并且對(duì)損傷區(qū)域進(jìn)行了三維實(shí)體建模，運(yùn)用有限元的方法得到結(jié)果。這種方法仍然是通 過(guò)提取缺陷特征獲得仿真圖像數(shù)據(jù)再進(jìn)行缺陷表面損傷判定的，信號(hào)提取復(fù)雜，仍然不能 夠直接根據(jù)獲取的數(shù)據(jù)對(duì)缺陷類型進(jìn)行判別。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在不足，本發(fā)明提供了一種基于超聲導(dǎo)波的管道缺陷類型判別 方法，建立管道缺陷類型判定的評(píng)價(jià)依據(jù)，即缺陷類型界值，實(shí)現(xiàn)對(duì)管道缺陷類型低成本、 簡(jiǎn)單便捷的判定。
[0005] 本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的的。
[0006] -種基于超聲導(dǎo)波的管道缺陷類型判別方法，包括如下步驟：
[0007] S1:取介質(zhì)均勻且無(wú)缺陷的標(biāo)準(zhǔn)管道，在管道一處制作截面缺損率為A%，寬度小 于2_的周向裂紋缺陷，將導(dǎo)波傳感器周向均布于管道上，導(dǎo)波傳感器激勵(lì)超聲導(dǎo)波對(duì)管 道進(jìn)行檢測(cè)，缺陷距檢測(cè)位置不小于lm ;在不改變截面缺損率A%的條件下，不斷加寬裂紋 缺陷寬度直至變?yōu)楦g缺陷；缺陷每加寬一次，米集一次對(duì)應(yīng)的導(dǎo)波回波信號(hào)；
[0008] S2:對(duì)步驟S1中得到的各個(gè)導(dǎo)波回波信號(hào)進(jìn)行小波分解重構(gòu)，選取與被分解的導(dǎo) 波回波信號(hào)波形相似的2-3層信號(hào)進(jìn)行小波重構(gòu)，得到缺陷波曲線；
[0009] S3:找到距步驟S1中所述缺陷波曲線最大值點(diǎn)1/2激勵(lì)超聲導(dǎo)波波長(zhǎng)后第一個(gè)波 包曲線的最大值點(diǎn)，作為特征小波包的最大值點(diǎn)；以所述特征小波包的最大值點(diǎn)為中心，左 右截取大于1/2激勵(lì)超聲導(dǎo)波波長(zhǎng)的檢測(cè)波形，得到特征小波包曲線；
[0010] S4 :分別計(jì)算步驟S2中所述缺陷波曲線的特征參數(shù)A和步驟S3中所述特征小波 包曲線的特征參數(shù)B，則缺陷類型判定系數(shù)為特征參數(shù)A/特征參數(shù)B ;
[0011] S5 :由步驟S4中得到的各個(gè)缺陷寬度下的缺陷類型判定系數(shù)并建立其與缺陷寬 度、裂紋缺陷與腐蝕缺陷寬度尺寸界值的特征對(duì)應(yīng)關(guān)系，進(jìn)而得到所述缺陷類型界值；
[0012] S6:對(duì)實(shí)際管道中測(cè)得的導(dǎo)波回波信號(hào)重復(fù)步驟S2-步驟S4,得到該管道的缺陷 類型判定系數(shù)；將該管道的缺陷類型判定系數(shù)與步驟S5中所述缺陷類型界值作比較，判定 管道缺陷類型；若缺陷類型判定系數(shù)大于缺陷類型界值則視為腐蝕缺陷，若缺陷類型判定 系數(shù)小于缺陷類型界值則視為裂紋缺陷。
[0013] 進(jìn)一步的，步驟S1中所述激勵(lì)信號(hào)均采用漢寧窗調(diào)制的10周期正弦脈沖信號(hào)，激 勵(lì)信號(hào)的頻率范圍為10_200kHz。
[0014] 進(jìn)一步的，步驟S2中所述小波重構(gòu)中使用的小波函數(shù)為db或sym小波基函數(shù)，分 解層數(shù)為6層以上。
[0015] 進(jìn)一步的，步驟S3中以所述特征小波包的最大值點(diǎn)為中心，左右截取0.75倍激勵(lì) 超聲導(dǎo)波波長(zhǎng)的檢測(cè)波形，得到特征小波包曲線。
[0016] 進(jìn)一步的，步驟S4中所述特征參數(shù)為幅值特征參數(shù)、面積特征參數(shù)、能量特征參 數(shù)、波形半高寬特征參數(shù)、峰度特征參數(shù)、偏度特征參數(shù)、形狀特征參數(shù)、反射特征參數(shù)、熵 值特征參數(shù)、頻域半高寬特征參數(shù)、小波子空間能量特征參數(shù)。
[0017] 進(jìn)一步的，步驟S5中所述裂紋缺陷與腐蝕缺陷寬度尺寸界值為10mm。
[0018] 本發(fā)明的有益效果：
[0019] 本發(fā)明所述的基于超聲導(dǎo)波的管道缺陷類型判別方法，通過(guò)對(duì)導(dǎo)波回波信號(hào)進(jìn)行 小波分解重構(gòu)得到缺陷波曲線，進(jìn)而得到特征小波包曲線，將缺陷波曲線和特征小波包曲 線的特征參數(shù)比值作為缺陷類型判定系數(shù)，將缺陷類型判定系數(shù)與已建立的缺陷類型界值 作比較，不僅能夠快速判斷管道缺陷的有無(wú)，還可以準(zhǔn)確判定管道的缺陷類型。該方法簡(jiǎn)單 快捷，能夠節(jié)省大量的檢測(cè)時(shí)間，對(duì)檢測(cè)人員的技術(shù)要求也相對(duì)較低，該判別方法的判定準(zhǔn) 確率大于85%。
【附圖說(shuō)明】
[0020] 圖1為本發(fā)明所述缺陷寬度2mm的標(biāo)準(zhǔn)管道檢測(cè)波形圖。
[0021] 圖2為本發(fā)明所述缺陷寬度2mm的標(biāo)準(zhǔn)管道缺陷波放大圖。
[0022] 圖3為本發(fā)明所述缺陷寬度8mm的標(biāo)準(zhǔn)管道檢測(cè)波形圖。
[0023]圖4為本發(fā)明所述缺陷寬度8mm的標(biāo)準(zhǔn)管道缺陷波放大圖。
[0024]圖5為本發(fā)明所述缺陷寬度15mm的標(biāo)準(zhǔn)管道檢測(cè)波形圖。
[0025]圖6為本發(fā)明所述缺陷寬度15mm的標(biāo)準(zhǔn)管道缺陷波放大圖。
[0026]圖7為本發(fā)明所述缺陷寬度20mm的標(biāo)準(zhǔn)管道檢測(cè)波形圖。
[0027]圖8為本發(fā)明所述缺陷寬度20mm的標(biāo)準(zhǔn)管道缺陷波放大圖。
[0028]圖9為本發(fā)明所述缺陷寬度25mm的標(biāo)準(zhǔn)管道檢測(cè)波形圖。
[0029]圖10為本發(fā)明所述缺陷寬度25mm的標(biāo)準(zhǔn)管道缺陷波放大圖。
[0030] 圖11為實(shí)施例1管道7mm寬缺陷的缺陷波放大圖。
[0031] 圖12為實(shí)施例2管道18mm寬缺陷的缺陷波放大圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 下面結(jié)合附圖以及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并 不限于此。
[0033] 一種基于超聲導(dǎo)波的管道缺陷類型判別方法，包括如下步驟：
[0034] S1 :取一長(zhǎng)9m，外徑108mm，壁厚5mm的介質(zhì)均勾且無(wú)缺陷的標(biāo)準(zhǔn)管道，管道材料為 45#鋼；在管道一處制作截面缺損率為8. 5%，寬度小于2mm的周向裂紋缺陷，將導(dǎo)波傳感 器周向均布于管道上，導(dǎo)波傳感器激勵(lì)超聲導(dǎo)波對(duì)管道進(jìn)行檢測(cè)，缺陷距檢測(cè)位置為7. 5m ; 在不改