[发明专利]金属管道剩余壁厚的检测方法及装置

说明书

本发明公开了一种金属管道剩余壁厚的检测方法及装置，其中，该方法包括以下步骤：根据通过汉宁调制的正弦函数信号生成电磁超声的激励信号，并对回波信号整流以获取对称的信号包络；提取信号包络电路在回波信号的带通滤波的基础上通过全波精密整流，反馈到一个低通滤波器；通过比较电路获取时间差以计算燃气管道的剩余壁厚，并将剩余壁厚通过串口输出。该方法解决了传统电磁超声对完整波形进行A/D采集和处理带来的数据量大、单通道成本高的问题，实现了快速的管道剩余壁厚检测，保证可靠的测量精度，同时能输出和厚度成正比的模拟电压值，易于匹配传统的管道漏磁检测记录设备。

技术领域

本发明涉及无损检测信号处理技术领域，特别涉及一种金属管道剩余壁厚的检测方法及装置。

背景技术

目前金属管道的剩余壁厚检测在管道有效性监测中有重要意义。相关技术中通常采用无损检测的方法，对于传统的压电超声方法，需要耦合剂，不适合用来进行管道尤其是燃气管道的检测；涡流检测由于涡流的集肤效应，对于铁磁性管道的测厚范围有限；通常用于输油管道的漏磁检测方法，通过管壁表面磁场的变化来检测厚度变化、缺陷，由于需要强永磁体，不适合搭载在燃气管道内检测机器人上。

电磁超声检测技术适合用于各种金属管道的剩余壁厚检测。电磁超声检测技术所涉及的电磁超声换能器由一个永磁体和圆形线圈组成。高频激励信号通过线圈，在管壁内表面产生高频感应电流，在永磁体提供的偏置磁场的作用下，在内表面产生洛伦兹力从而产生超声波。超声波在外表面反射，通过检测回波的时差，能够测定管壁的剩余厚度。由于是通过管壁激发超声波，所以不需要耦合剂、能够适用于较厚材料。电磁超声测厚通常的做法是对原始信号进行高速A/D采集和数据处理，对设备的速度和数据处理量要求较高，不适合多通道检测系统。

另外，相关技术中针对金属管道的剩余壁厚检测的问题还无法解决，未能满足行业的需求，亟待解决。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种金属管道剩余壁厚的检测方法，该方法实现快速的管道剩余壁厚检测，保证可靠的测量精度，同时能输出和厚度成正比的模拟电压值，易于匹配传统的管道漏磁检测记录设备。

本发明的另一个目的在于提出一种金属管道剩余壁厚检测装置。

为达到上述目的，本发明一方面提出了金属管道剩余壁厚的检测方法，包括以下步骤：根据通过汉宁调制的正弦函数信号生成电磁超声的激励信号，并对回波信号整流以获取对称的信号包络；提取所述信号包络电路在所述回波信号的带通滤波的基础上通过全波精密整流，反馈到一个低通滤波器；通过比较电路获取时间差以计算燃气管道的剩余壁厚，并将所述剩余壁厚通过串口输出。

本发明实施例的金属管道剩余壁厚的检测方法，通过对回波信号的包络采用比较电路的方法确定回波时间，记录一次回波和始波的时间之差结合超声波在管壁中传播的速度计算得到管壁的剩余壁厚，进而实现快速的管道剩余壁厚检测，保证可靠的测量精度，并提高了计算效率、降低了单通道的搭建成本，适用于一般的管道漏磁检测记录设备。

另外，根据本发明上述实施例的金属管道剩余壁厚的检测方法还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述根据通过汉宁调制的正弦函数信号生成电磁超声的激励信号，并对所述回波信号整流以获取对称的信号包络，进一步包括：将所述汉宁窗调制的正弦函数信号通过匹配电路后，进入所述电磁超声换能器以在管壁表面激发产生超声波；采用同发同收的所述电磁超声换能器以将接收到的回波信号经过放大电路放大，从而提取信号包络。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述比较电路包括：当所述回波信号达到预设阈值时记录时间，计算所述回波信号两次穿过预设阈值的平均时刻与原始回波的时间差，通过串口输出计算得到所述剩余壁厚；当所述回波信号超过所述预设阈值时触发脉冲，通过脉宽调制和低通滤波，将所述剩余壁厚转换成模拟电压信号。