[发明专利]腐蚀监测

说明书

技术领域

本发明涉及腐蚀监测。更具体地，本发明涉及这样的腐蚀监测，其使用单路径或多路径超声测量，来检查物体如金属管的状况并且通过使用断层射影方法以任选地产生该物体的表现。

背景技术

在于2008年8月20日作为EP 1959229A1、以及于2008年8月28日作为WO 2008/103036A1公布的欧洲专利申请07102653(TNO)中，描述了通过使用断层射影进行腐蚀监测的方法和装置。

在所述欧洲专利申请中，超声信号从发射单元沿物体的表面被发送至接收单元，并且只有直接信号被分析。直接信号是在不以至少小于360°围绕(圆柱形或球形)物体的周边传播的情况下到达接收单元的信号。然而，还可以使用多路径或间接信号，即以多于360°围绕物体周边传播的信号。这导致了接收单元将接收多路径信号的现象，其中多路径信号中的一些围绕物体且与(圆柱形)物体的长度成锐角传播。这样的角度允许更详细地检查某些变质部分，因为不仅可以估计变质部分的宽度(在周向上)还可以估计其长度(在纵向上)。

日本专利申请JP 2007-3537(日立)公开了使用直接声波和间接声波这两者的监测管的方法。所述日本专利申请的图7示出可如何利用以不同角度传播的波。同一专利申请的图3示出了对于不同的波的模式(在具体示示例中为兰姆波(Lamb wave))，即对于A0和S0而言的相对速度(竖直轴)和厚度与频率的乘积的关系的曲线图示。可以看出，代表S0模式的曲线具有两个反弯点(或“拐点”)：第一反弯点，处于相对较低的频率处(在引用的示例中，厚度与频率的乘积约等于2)；第二反弯点，处于相对较高的频率处(在引用的示例中，厚度与频率的乘积约等于3)，这是众所周知的。由于使用非分散的波，因此这必须是具有均匀速度(图10)的SH0模式。然而，也使用分散校正，这意味着S0模式的速度与SH0模式的速度相等。

因此，可从所述日本专利申请中得出这样的结论，建议的工作范围处于第二折弯点处或处于其附近，并且该工作范围由S0模式(图3)的曲线与代表SH0模式(图10)的(基本水平的)线的交点给出。以下对此进行了证实：日本专利申请提到500kHz(＝0.5MHz)的频率和6mm的厚度，其导致3MHz.mm的频率乘以厚度的值并且与第二反弯点准确对应。

然而可以证明，在一些应用中，处于第二折弯点处的频率经历极高的衰减，因而使现有技术的监测方法在那些应用中实际上无用。当监测填充有液体的管或容器时，尤其是这样，因为液体抵抗压缩并因此引起非常高的衰减。

发明内容

本发明的一个目的是克服现有技术的这些和其它问题，以及提供用于超声监测和/或建模的方法和系统，其甚至当用于填充有液体的管或容器时在其工作范围内没有高衰减。

因此，本发明提供一种通过使用沿物体的表面传输的超声波来对该表面进行建模的方法，该方法包括以下步骤：

·沿着沿表面的路径传输超声波；以及

·确定沿着路径的超声波的传播时间，其中，超声波中至少一些具有S0模式且具有依赖频率的速度，对于达到第一反弯点的频率，该速度相对较高，对于处于第一反弯点与第二反弯点之间的频率，该速度相对较快地下降，对于超出第二反弯点以外的频率，该速度相对较低，该方法的特征在于，超声波具有处于第一反弯点处或处于第一反弯点下方的频率范围。

通过使用处于第一反弯点处或处于该第一反弯点下方的频率范围，实现了显著更低的衰减，并且仍保持现有技术方法的优点。因此，避免了现有技术的极高的衰减，并且该方法可用于填充有液体的物体如管或容器。此外，通过使用处于第一反弯点处或处于该第一反弯点下方的操作范围，曲线在反弯点间的陡峭部分被用于实现对于物体(通常为但不限于管或容器)的壁厚度变化的最高敏感度。

应注意，上述的频率范围可具有相对较窄的带宽，并且因此可被称为频率而不是频带。在实践中，一般使用包括多重频率的频率范围。频率范围的优选带宽小于150kHz，更优选地小于120kHz，但是也可以使用具有小于100kHz例如为50kHz的带宽的频率范围。

虽然根据本发明所使用的频率(范围)可取决于管或容器的壁厚度，但是频率与厚度的乘积优选地小于大致2MHz.mm(或kHz.m)，在壁厚度为6mm时，意味着频率范围小于约0.33MHz。因此，选择频率范围以使得处于所述频率范围中的壁厚度与频率的乘积等于或小于2.0MHz.mm。

超声波优选地包括脉冲波。进一步优选地，超声波包括导波和/或瑞利波(Rayleigh wave)。