详情

原文传递基于模式转换波的管道结构TOFD检测近表面盲区抑制方法

专利名称：	基于模式转换波的管道结构TOFD检测近表面盲区抑制方法
摘要：	一种基于模式转换波的管道结构TOFD检测近表面盲区抑制方法，属于无损检测技术领域。该方法采用由超声探伤仪、TOFD探头、倾斜有机玻璃楔块和扫查装置组成的TOFD检测系统，沿管道外壁实施TOFD周向扫查与图像采集。读取扫查图像中缺陷上、下端点模式转换波弧顶位置深度及偏心距，并结合管道曲率半径、TOFD探头中心间距及缺陷端点之间的声传播关系，计算得到近表面盲区内缺陷的深度、长度和倾斜角度。该方法操作简单，无需复杂的信号处理过程，即可大幅抑制管道结构TOFD检测近表面盲区，并能够实现近表面盲区内缺陷的精准定量，可推广应用于工业管道检测。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	辽宁;21
申请人：	大连理工大学
发明人：	金士杰;林莉;马天天
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-11T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-10T00:00:00+0800
申请号：	CN201910500379.5
公开号：	CN110220977A
代理机构：	大连星海专利事务所有限公司
代理人：	花向阳;杨翠翠
分类号：	G01N29/06(2006.01);G;G01;G01N;G01N29
申请人地址：	116024 辽宁省大连市高新园区凌工路2号
主权项：	1.一种基于模式转换波的管道结构TOFD检测近表面盲区抑制方法，针对管道结构进行TOFD检测周向扫查时，管道曲率导致近表面盲区深度增加，近表面缺陷端点衍射纵波湮没在直通波信号中，难以对缺陷定量的问题，利用模式转换波、TOFD探头中心间距、管道曲率半径和缺陷上、下端点之间的声传播关系，基于费马定理和TOFD周向扫查图像，实现管道结构TOFD检测近表面盲区的大幅抑制，以及缺陷深度、长度和倾斜角度定量；其特征是：所述方法采用如下步骤： (a)TOFD检测参数确定根据被检管道的材料、几何尺寸及待检测范围优选TOFD检测参数，包括TOFD探头频率、楔块角度、探头中心间距、检测增益和采样频率； (b)检测数据采集管道近表面盲区内存在沿轴向分布的面积型缺陷，缺陷上、下端点分别设为A和B；采用步骤(a)中确定的TOFD检测参数，控制TOFD探头沿管道外壁进行周向扫查，获得扫查图像并对直通波校准； (c)缺陷端点深度定位设管道外壁曲率半径为R，壁厚为T，O点为管道圆心，材料横、纵波声速分别为cS和cL；TOFD探头中心间距为2S，两探头连线中心点为O′，直通波脉冲宽度为tp，则管道结构TOFD检测近表面盲区理论深度D为对于缺陷上端点A，设上端点模式转换波弧顶位置对应传播声时为tA，则扫查图像中模式转换波弧顶位置深度d″A为定义缺陷上端点模式转换波与衍射纵波之间的弧顶水平间距为偏心距ΔSA，上端点模式转换波弧顶位置处的AO′间距为d′A；读取扫查图像中的d″A与ΔSA，根据TOFD检测时探头位置与缺陷端点之间的几何关系，可知上端点传播声时tA满足式(3) 联立式(2)和式(3)整理可得式(4)中S、ΔSA、d″A、cS和cL参数均为已知量，反演得到d′A；结合管道外壁曲率半径R，缺陷上端点A到圆心O的距离dAO可由式(5)计算得到根据缺陷上端点到圆心的距离dAO，得缺陷上端点距管道外表面的垂直深度dA为同理，读取缺陷下端点模式转换波弧顶位置深度d″B与偏心距ΔSB，计算给出缺陷下端点深度dB； (d)缺陷长度定量定义缺陷上、下端点到圆心的夹角，即∠AOB为β，其对应管道外壁弧长为L；根据TOFD周向扫查图像知，L等于模式转换波上、下端点对称点之间的横向间距，则β由式(7)给出联立缺陷上、下端点深度dA和dB，得缺陷长度H为 (e)缺陷取向定量定义缺陷上端点到圆心的线段AO与缺陷面所成夹角为取向角α，利用式(8)给出的缺陷长度H，根据三角函数关系计算得到α为根据上述步骤，同时得到管道结构TOFD检测近表面盲区内缺陷的上、下端点深度、长度和倾斜角度。
所属类别：	发明专利