[发明专利]基于电磁超声测厚法的储气井检测方法、硬件电路及装置

说明书

本发明公开了一种基于电磁超声测厚法的储气井检测方法、硬件电路及装置，该方法通过电磁超声原理与利用电磁超声原理测厚方法杂糅，即磁性材料内部粒子在交变磁场中受洛伦兹力、磁致伸缩力、磁性力等的共同作用下产生与激励磁场相同频率的导波，导波会在被测件内部发生反射，通过检测两次回波的时间间隔即可计算出被测点厚度。首先总结了现有储气井检测装置优缺点，然后设计了一种基于电磁超声原理的天然气储气井腐蚀检测机原型系统。设计了电磁超声信号预处理电路，提高了信噪比，使其达到0.1mm的检测精度；完成检测装置的机械结构设计，满足了轻便、易于维护、通用性。

技术领域

本发明涉及声发射源定位技术领域，具体涉及一种基于电磁超声测厚法的储气井检测方法、硬件电路及装置。针对加气站等有关的储气井进行壁厚测量和腐蚀程度检测，以评估其安全状况的电磁无损检测设备和技术手段。

背景技术

天然气(CNG)储气井由于其安全、高效、占地面积小等优点，广泛应用于城市CNG加气站等场所。据统计，国内目前有天然气储气井约8000口，并保持快速增长。但其中部分天然气储气井已经老化，由腐蚀等原因已经导致井筒上冒、下沉、气体泄漏、甚至爆炸事故，存在严重的安全风险。针对天然气储气井的定期检测，在防范天然气储气井发生安全事故方面发挥着重要作用。

由于天然气储气井的特殊需求，所以无损检测在天然气储气井的检测中具有显著优势。目前国内主要采用的是水浸法超声测厚，但由于水浸法存在排水不彻底等问题，从而腐蚀天然气储气井内部，会极大地减少天然气储气井的服役寿命。

为解决水浸法的固有缺陷，工程技术人员提出了电磁超声测厚法。相较于水浸超声法，电磁超声测厚法仅需要空气作为工作介质，不需要额外耦合剂，因此在检测过程中不存在附带损伤。正是这种优势，使得电磁超声测厚法在管道无损检测领域的地位越来越重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于电磁超声测厚法的储气井检测方法、硬件电路及装置，该方法提高电磁超声测厚装置的检测效率、缩小其体积，提高装置的可操作性，以克服现有技术的不足。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于电磁超声测厚法的储气井检测方法，该方法采用电磁超声原理，通过电磁超声换能器对准被测储气井壁，被测储气井壁在洛伦兹力、磁致伸缩力、磁性力的作用下产生电磁超声波，根据电磁激励效应的逆效应，电磁线圈会产生感生电动势，经过信号处理后便可计算出被测管道的厚度，进而完成对管道进行探伤；所述电磁超声换能器包括激励线圈和偏置磁场。

作为本发明的进一步方案：所述激励线圈在电磁超声换能器中通过通入脉冲激励产生磁场，从而被测工件中激发出电磁超声波；所述激励线圈为跑道构型线圈，且激励线圈双组，对应双组激励线圈中线圈绕向相反。

作为本发明的进一步方案：所述偏置磁场的磁场强度可采用永磁体阵列中相邻磁体的中心间距在数值上等于波长的一半即λ/2，从而在被测工件中任意位置，不同永磁铁下方导波源传播到该处的导波的相位为2π的整数倍，形成波幅度的叠加，极大地增强信号能量，从而提高换能效率；或者采用通过多通道脉冲阵列，通过时钟频率控制不同EMAT线圈的脉冲相位差，使其到达被测工件特定位置时实现叠加效应。

作为本发明的进一步方案：采用钕铁硼永磁铁提供偏置磁场，实现提供稳定且强大的静磁场，且没有电磁噪声；所述偏置磁场的磁化方向为垂直磁化。