[发明专利]一种带包覆层铁磁管道壁厚腐蚀的脉冲涡流检测方法

摘要

本发明公开了一种带包覆层铁磁管道壁厚腐蚀的脉冲涡流检测方法，属于电磁无损检测技术领域。本发明在铁磁管道脉冲涡流检测模型时域解析解的基础上，利用感应电压测量曲线，反演被检铁磁管道参数；利用被检铁磁管道上检测点处磁导率反演结果，选取参考点对应的壁厚反演结果作为参考值，计算得到检测点相对于参考点壁厚的相对变化量。从而描绘出被检铁磁管道壁厚的相对变化，快速、精确地检测出带包覆层铁磁管道壁厚被腐蚀的情况。本发明能对被检带包覆层铁磁管道的参数实施更准确的脉冲涡流检测；消除了铁磁管道脉冲涡流检测模型误差导致的检测结果误差。削弱了被检带包覆层铁磁管道外包覆层铺设不均匀造成的检测结果误差。

主权项

1.一种带包覆层铁磁管道壁厚腐蚀的脉冲涡流检测方法，其特征在于：包括如下步骤，步骤一：被检带包覆层铁磁管道的脉冲涡流检测信号的获取；步骤SAP‑1，将空心圆柱线圈探头垂直放置于被检铁磁管道检测点包覆层外，线圈探头下边缘与被检铁磁管道外表面之间的提离距离为l；步骤SAP‑2，激励线圈的两端接入脉冲激励源，检测线圈的两端接入数据采集卡；步骤SAP‑3，用计算机控制脉冲激励源输出持续脉宽为10～5000ms，幅值为0.1～20A的稳定脉冲激励电流I0，在检测起始时刻，关断脉冲激励电流，得到快速下降的脉冲激励电流下降沿；步骤SAP‑4，用数据采集卡采集脉冲激励电流关断后，在一个采样时间T里，检测线圈两端的感应电压时域信号u(t)，并将采集得到的感应电压时域信号u(t)存储到计算机内，作为感应电压信号测量数据；步骤二：被检带包覆层铁磁管道参数的反演方法；具体为：步骤PIP‑1,将被检铁磁管道检测点Qj处的壁厚d、相对磁导率μr、线圈探头提离距离l设为未知参数，即有待反演的参数向量x＝(d,μr,l)T；步骤PIP‑2,在被检铁磁管道上检测点Qj处，数据采集卡采集得到的检测线圈两端的时域感应电压测量数据为(t1,u1),(t2,u2),…,(tm,um)，将其与感应电压理论值u(x,t)比较，令感应电压信号测量值与计算值之间的误差平方和最小来反演参数x，即建立最小二乘问题：记残量函数ri(x)＝ui‑u(x,ti),i＝1,2,…,m，并记残量函数向量r(x)＝(r1(x),r2(x),...,rm(x))T；R2为二维实数空间，m为测量的次数，x1、x2、x3表示向量x中的三个元素；步骤PIP‑3,在计算机中，利用迭代算法，求解出最小二乘问题(2)的最优解x*，迭代算法的计算步骤为：(1)给定初始点允许误差ε＞0，置初始迭代次数k＝1；(2)将第k步的参数向量代入铁磁管道脉冲涡流检测模型中，计算出每个时间点t_i的感应电压理论值u(x^(k),t_i)，然后与感应电压的测量值u_i作差，计算出残量函数值：ri(x(k))＝ui‑u(x(k),ti),i＝1,2,…,m，并得到残量函数向量r(k)；然后进一步由铁磁管道脉冲涡流检测模型计算出感应电压理论曲线对壁厚d的一阶偏导数：感应电压理论曲线对相对磁导率μr的一阶偏导数：以及感应电压理论曲线对提离距离l的一阶偏导数：得到m×3的矩阵Ak＝(aij)m×3，j＝1,2,3；(3)求解方程组求得方向向量b；(4)从第k步的参数向量x(k)出发，沿第k步的方向向量b(k)作一维搜索，求出步长αk，使得：以α为自变量的函数f(x(k)+αb(k))取最小值时，自变量α的取值为αk；并令x(k+1)＝x(k)+αkb(k)；(5)若||x^(k+1)‑x^(k)||≤ε，则停止计算，得到最小二乘问题(2)的最优解否则，置k:＝k+1，返回步骤(2)；由上述迭代算法求解出最小二乘问题(2)的最优解后，即得到被检铁磁管道上检测点Q_j处壁厚的反演结果相对磁导率的反演结果线圈探头提离距离的反演结果将反演结果与检测点Q_j的位置信息对应起来，保存到计算机中；步骤三：利用步骤二的反演结果，检测带包覆层铁磁管道上不同检测点处壁厚相对变化量。