[发明专利]一种磁测厚仪近场涡流检测模块的管道参数反演方法

说明书

本发明公开了一种磁测厚仪近场涡流检测模块的管道参数反演方法，先基于变形贝塞尔函数推导激励信号和接收信号相位差特征与金属管道参数存在映射关系，再利用有限元分析软件建立管道参数检测模型，并改变内径和相对磁导率得到不同参数管道影响的接收信号与激励信号之间的相位差，从而建立由管道参数到相位特征的反演数据库，最后利用反演数据库训练BP神经网络，再结合BP神经网络实时检测被测管道参数。这样简化了管道参数求解难度，且得到的管道参数反演值准确可靠，同时还具有极强的可操作性。

技术领域

本发明属于无损检测技术领域，更为具体地讲，涉及一种磁测厚仪近场涡流检测模块的管道参数反演方法。

背景技术

磁测厚仪作为评估金属管道厚度的一种仪器，是以电磁涡流检测技术为理论基础研制，主要从管道的厚度变化来反映管道的缺陷。管道在经过长时间的使用之后，受到其所处环境的影响(如压力、温度、电化学腐蚀等)，管道壁的磁导率会发生变化。要准确地测量管道壁的厚度及腐蚀情况，就要测量管道壁各处的磁导率的值。磁测厚仪近场涡流检测模块为磁测厚仪提供管道的内径以及磁导率等信息，是评估厚度及腐蚀度的前提。

传统的管道参数检测通过对电磁传播阻抗测试，对管道属性的特征曲线拟合，计算过程复杂，且精度不高。本专利基于有限元分析软件建立管道参数检测模型、使用BP神经网络对管道参数进行反演，测试参数和计算过程相对简单，得到的管道参数值也更加的准确。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种磁测厚仪近场涡流检测模块的管道参数反演方法，通过构建反演数据库，并使用BP神经网络算法学习相位特征到管道参数的非线性映射关系，来对管道的内直径和磁导率进行实时检测。

为实现上述发明目的，本发明一种磁测厚仪近场涡流检测模块的管道参数反演方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、将磁测厚仪近场涡流检测模块中的激励线圈与接收线圈同轴，且居中放置在被测管道内部，那么激励线圈与接收线圈的互阻抗Z为：

Z＝Z_o+Z_p

其中，Z_o为被测管道内部介质的传播阻抗，Z_p为被测管道壁介质的传播阻抗；

(2)、在已知Z和Z_o的情况下，可得Z_p为：

其中，j表示虚数单位，a为激励线圈和接收线圈的半径，L为激励线圈和接收线圈的距离，ω为激励线圈的激励信号角频率，c为被测管道的内半径，μ₁为管道内部介质的磁导率，μ₂为管道壁的磁导率；I₁(·)、K₁(·)分别是第一类、第二类变形贝塞尔函数，x为积分变量；Γ、β、κ为中间变量，具体满足：

β²＝x²+jωμ₂σ-ω²μ₂ε

其中，ε、σ分别为管道壁的介电常数和电导率；

将中间变量Γ、β、κ代入上式并化简，得到Z_p的表达式为：

其中，

(3)、构建互阻抗Z与相位差之间的关系式

在空气环境下，设接收线圈的感应电压和激励线圈的激励电流之间的相位差