[发明专利]面向成像的地上钢结构件腐蚀缺陷漏磁检测方法及系统

权利要求书

1.面向成像的地上钢结构件腐蚀缺陷漏磁检测方法，其特征在于，

所述腐蚀缺陷漏磁检测方法的步骤如下：

步骤1，通过成对控制高精度漏磁检测装置中磁化线圈中的施加电流，实现对被测地上钢结构件中的磁化方向的任意调节，采集地上钢结构件在不同磁化方向下的漏磁检测信号；

步骤1包括：

步骤1.1，高精度漏磁检测装置水平放置在待检测的地上钢结构件上；

所述高精度漏磁检测装置的励磁部分包括：第一铁芯、第二铁芯、第三铁芯、第四铁芯、第一磁化线圈、第二磁化线圈、第三磁化线圈、第四磁化线圈、磁轭、磁传感器阵列；

其中，磁传感器阵列水平布置在地上钢结构件上；第一铁芯、第二铁芯、第三铁芯、第四铁芯垂直于地上钢结构件，并按照十字形顶点位置呈逆时针方向依次分布在磁传感器阵列四周；缠绕在第一铁芯上的第一磁化线圈、缠绕在第二铁芯上的第二磁化线圈、缠绕在第三铁芯上的第三磁化线圈和缠绕在第四铁芯上的第四磁化线圈，缠绕匝数相同、缠绕方向也相同；铁芯上方放置磁轭，磁传感器阵列位于磁轭正下方，并且磁传感器阵列中心与磁轭中心的连线垂直于地上钢结构件；

地上钢结构件、第一铁芯、第二铁芯、第三铁芯、第四铁芯和磁轭组成高精度漏磁检测装置的闭合磁回路；

磁轭是轴对称结构的，且至少有两条对称轴是相互垂直的；

步骤1.2，成对控制磁化线圈内施加的电流大小，实现磁轭中心的磁场方向沿逆时针方向旋转扫描；

四组磁化线圈中每两组为一对，第二磁化线圈和第四磁化线圈为第一对磁化线圈，第一磁化线圈和第三磁化线圈为第二对磁化线圈；

第一对磁化线圈和第二对磁化线圈施加的电流大小分别为A₁和A₂，则A₁和A₂及磁轭中心处的磁场偏转角度θ满足如下关系：

式中，

A₁为第一对磁化线圈的施加电流，A₂为第二对磁化线圈的施加电流；

θ为磁轭中心的磁场方向的偏转角度，该偏转角度以仅对第二对磁化线圈施加电流时磁轭中心的磁场方向为基准，按照逆时针方向旋转一周计算，即从θ为0°沿着逆时针方向旋转至360°；

步骤1.3，在步骤1.2进行的同时，由磁传感器阵列采集地上钢结构件腐蚀缺陷处的漏磁检测信号；

步骤2，对步骤1采集的漏磁检测信号先直流滤波处理再归一化处理；

在步骤2中，

对有腐蚀缺陷的地上钢结构件的漏磁检测信号矩阵的直流滤波处理具体包括：

(1)在相同环境条件下，采用相同的高精度漏磁检测装置采集无腐蚀缺陷的地上钢结构件的漏磁检测信号，得到无腐蚀缺陷的地上钢结构件的漏磁检测信号矩阵；

(2)在相同的磁场方向扫描条件下，从有腐蚀缺陷的地上钢结构件的漏磁检测信号中减去无腐蚀缺陷的地上钢结构件的漏磁检测信号，即实现了直流滤波处理；

对于有腐蚀缺陷的地上钢结构件，将其直流滤波处理后的漏磁检测信号矩阵转换到[-1，1]范围内，实现归一化处理，满足如下关系式：

式中，

Norm(·)表示一种归一化处理函数，

B_i表示在不同磁场方向扫描时采集到的有腐蚀缺陷的地上钢结构件的漏磁检测信号，B_i＝[B₁,B₂,…,B_n]，i＝1,2,…,n，定义n为不同磁场方向扫描时所记录的漏磁信号数量；

表示在不同磁场方向扫描时采集到的无腐蚀缺陷的地上钢结构件的漏磁检测信号，

表示有腐蚀缺陷的地上钢结构件的经直流滤波处理和归一化处理后的在不同磁场方向扫描时采集到的漏磁检测信号，

步骤3：根据漏磁检测信号的不同类型，对步骤2处理后的漏磁检测信号进行信号合成；

在步骤3中，

漏磁检测信号包括漏磁检测信号的水平分量信号、漏磁检测信号的垂直分量信号或漏磁检测信号法向分量信号中的至少一种；根据漏磁检测信号的不同类型，对步骤2处理后的漏磁检测信号进行信号合成，具体如下：

(1)对于漏磁检测信号的水平分量信号，信号合成矩阵满足如下关系式：

式中，

B_{h_combine}表示步骤2处理后的漏磁检测信号的水平分量信号的合成信号矩阵，

表示在不同磁场方向扫描时经步骤2处理后的漏磁检测信号的水平分量信号矩阵，

G_hi表示所对应的处理模块；

*表示卷积运算；

abs(·)表示对矩阵数据取绝对值的函数；

(2)对于漏磁检测信号的垂直分量信号，信号合成矩阵满足如下关系式：

式中，

B_{v_combine}表示步骤2处理后的漏磁检测信号的垂直分量信号的合成信号矩阵，

表示在不同磁场方向扫描时经步骤2处理后的漏磁检测信号的垂直分量信号矩阵，

G_vi表示所对应的处理模块；

(3)对于漏磁检测信号的法向分量信号，信号合成矩阵满足如下关系式：

式中，

B_{f_combine}表示步骤2处理后的漏磁检测信号的法向分量信号的合成信号矩阵，

表示在不同磁场方向扫描时经步骤2处理后的漏磁检测信号的法向分量信号矩阵，

k_i表示的合成系数，满足0≤k_i≤1；

所述处理模块G_hi、G_vi与磁轭中心的磁场偏转角度θ有关，满足如下关系式：

当θ∈[0°,22.5°)∪[157.5°,202.5°)∪[337.5°,360°)时，

当θ∈[22.5°,67.5°)∪[202.5°,247.5°)时，

当θ∈[67.5°,112.5°)∪[247.5°,292.5°)时，

当θ∈[112.5°,157.5°)∪[292.5°,337.5°)时，

步骤4：对步骤3的合成信号进行边缘提取处理，得到地上钢结构件腐蚀缺陷的轮廓参数，实现缺陷高精度成像。