[发明专利]壁状或板状结构中一个区域的厚度的确定

说明书

本发明公开了一种由于结构中存在空腔或凹陷而使壁状或板状结构区域的厚度小于周围结构区域的厚度的确定方法。该方法包括将所测量的时频色散图（51）与通过模拟结构获得的参考时频色散图（45；图9）进行比较，确定截止频率fc，在该截止频率fc下，对所测量的时频色散图和对应的参考时频色散图进行区别，通过计算得到更小的区域厚度。

技术领域

本发明涉及一种确定壁状或板状结构(例如墙、板、管或空心杆)中某一区域的厚度的方法。

本发明还涉及一种用于导波检测的传感器。

背景技术

超声导波可用于检查管道、轨道、杆、板和其他类型的结构是否存在腐蚀型缺陷，裂纹和其他类型的缺陷。

导波可以用来检查具有很长范围延伸的结构，比如，超过数十米或数百米的结构。此外，导波可用于检查涂有绝缘层的结构，这些结构都很难接近(例如被掩埋的结构或者在水下的结构)或者正在使用中。

M.Lowe和P.Cawley介绍并概述了远程超声导波检测系统的功能：“远程导波检测用途-当前商业能力和研究方向”(2006年)(http://www3.imperial.ac.uk/pls/portallive/docs/1/55745699.PDF).

导波可以在许多不同的结构模式下传播，包括扭转模式、弯曲和压缩模式。由于很少有导波能量耦合到管道内外的外部介质中，因此在管道使用过程中，在扭转模式下，用水平剪切波的形式特别适用于管道的检查。

虽然水平剪切波可用于测量平均管道厚度，但在工业上，水平剪切波并不特别适合检测和确定缺陷的尺寸，例如由于壁的内径或外径腐蚀而导致的壁厚减小。

在实验中，根据拉姆波和水平剪切波在其截止频率附近，来确定管道存在的腐蚀，并利用透射系数、反射系数或模式转换现象进行研究调查。

例如，如J.L.RoseJ.N所述，通过实验研究使用模式截止来识别命令和获得腐蚀区域的厚度。Barshinger：“使用超声导波模式截止进行腐蚀检测和分类”，IEEE超声研讨会，第851页(1998)，W.Zhu，J.L.Rose，J.N.Barshinger，V.S.Agarwal：“超声导波无损检测隐藏腐蚀”，无损评价研究，第205至225页(1998)和D.TuzzeoF.Lanza di Scalea：“非接触式空气耦合导波超声检测铝板中的减薄缺陷”，第10卷，第61至77页(2001)。

如Nurmalia、N.Nakamura、H.Ogi和M.Hirao所述，实验上也观察到了模式转换：“在铝薄板薄化区剪切水平导波传播的检测”，日本应用物理杂志，第50卷，第07HC17-1至07HC17-5页(2011)，Nurmalia、N.Nakamura、H.Ogi、M.Hirao、K.Nakahata：“SH导波在锥形板中的模式转换行为”，NDTE国际，第45卷，第156至161页(2012年)和P.Belanger：“最小残余厚度的高阶水平剪切模式”，超声波学，第54卷，第1079至1087页(2014年)。

尽管进行了这些实验室调查，但这些方法并没有被应用于实际的导波检测系统中，尤其是由于许多未知变量使得识别和描述现实结构中的缺陷(可能有任何尺寸的缺陷)更加困难。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种确定壁状或板状或基础结构(例如管道、矩形导管或圆柱形容器)区域的厚度(“剩余厚度”)的方法，该区域由于内部有空腔或凹陷从而小于结构周围区域的厚度。该方法包括使用导波测量获得至少一个色散导波的测量时频色散图与通过模拟无腔结构获得的参考时频色散图进行比较，确定在截止频率下测量到的时频色散图与参考时频色散图不同，根据截止频率计算剩余厚度。

至少一个色散的导波是比一个剪切水平导波要高阶一个基本对称水平剪切导波(SH₀)，例如，第一激发模式反对称剪切水平导波(AH₁)。