[发明专利]一种基于特征增强的耐张线夹压接缺陷超声B扫检测方法

说明书

技术领域

本发明属于检测耐张线夹压接质量的技术领域，具体涉及一种耐张线夹钢管与钢绞线压接段压接质量的超声B扫检测方法。

背景技术

输电线路耐张线夹与绞线的连接安装常在高空进行，安装工艺为压接，要保证压接质量达到设计及相关规范要求，操作难度比较大，容易产生压接缺陷，导致电网输电线路事故频发。输电线路耐张线夹可分为导线耐张线夹和地线耐张线夹两种。地线耐张线夹只有钢锚，其压接即钢锚的钢管与钢绞线的压接；导线耐张线夹由钢锚、铝管两部分构成，其压接时，需先压接钢管和钢绞线，再压接铝管和钢芯铝绞线、钢锚凹槽。钢绞线未穿到钢管底部导致压接后钢管底部存在空段，是常见的高危压接缺陷。

目前，线夹压接施工中使用的外观检测及握力抽查的手段无法实现这类缺陷的无损检测。射线法和超声法是最常用的内部缺陷检测方法。射线法较超声法直观，但透照工艺需保证胶片和放射源在工件两侧，占用空间大。射线机高空架设、防护困难。且现有射线机重量较大，不利于高空操作。而超声法仪器设备占用空间小，现有掌上式超声A/B/C/TOFD-扫描成像系统，灵活高效。且超声对人体无害、检测成本低。因此，相对于射线法，超声检测高空作业优势较大。

B扫图像是由超声信号经灰度化后得到的数据矩阵形成，峰值及谷值分别对应灰度255和0，相对于A扫描，超声B扫更加高效、直观。钢管与钢绞线的压接结构较特殊，压接表面多压痕，影响耦合。且因绞线由多股线螺旋绞制而成，钢管和绞线压接后管内壁塑性变形呈螺旋特征，主声束反射角及残余孔隙率均沿轴、周向变化，导致该结构超声回波信号复杂，当主声束正对线股之间的间隙时，回波特征与内空缺陷类似。为进一步提高检测的可靠性、效率及智能性，需对B扫数据进行缺陷特征增强处理。

发明内容

本发明提供了一种耐张线夹钢管与钢绞线压接段压接质量的超声B扫检测方法，根据检测环境、线夹结构及缺陷特点，设计了最优检测工艺和缺陷特征优化方法，最终处理结果能够直观地反映检测段是否存在缺陷及缺陷的参数，以满足施工人员现场检测的要求。

本发明所采用的技术方案是：一种基于特征增强的耐张线夹压接缺陷超声B扫检测方法，用于在钢管与钢绞线压接后针对钢管与钢绞线压接段的内空缺陷进行检测，适用于导线耐张线夹和地线耐张线夹；其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：确定待检耐张线夹钢管原始尺寸，选用带楔块的纵波直探头，频率为5～10MHz，晶片尺寸根据钢管外径R选定；所述的楔块，其延迟时间需≥4μs，耦合剂选用机油；

步骤2：采用超声仪的B扫功能及脉冲反射法，时基范围m≥20㎜，仪器增益设定为43～47dB，使探头从钢管底端向管口方向，沿钢管的压接面轴向中心线采集B扫数据；

步骤3：针对结构及缺陷特点，对B扫数据进行特征增强处理，以获取特征增强型矩阵E。

步骤4：从特征增强型矩阵E中提取出对缺陷敏感的特征量C，绘制出特征量C的变化曲线，曲线的横轴表示各元素的序号，纵轴为元素值；

步骤5：通过特征量C的变化曲线分析检测段内是否存在内空缺陷，获取横轴与曲线第一个交点的横坐标m，若m不存在，则判断检测段内全部为空段；若m＞0，且横坐标在0和m之间时，曲线峰值≥6，则判定检测长度内存在内空缺陷；若不符合上述两种情况，则判定检测长度内不存在内空缺陷；

步骤6：若判定检测段内存在内空缺陷，计算m与特征量C元素总量M的比值δ，检测段空段占比φ即为δ。

作为优选，步骤1中所述的晶片尺寸根据钢管外径R选定，其选定标准为：当钢管外径R≤17㎜，晶片尺寸选为6㎜；当R＞17㎜且R≤22㎜，晶片尺寸选为8㎜；当R＞22㎜，晶片尺寸选为10㎜。

作为优选，步骤3中所述的对B扫数据进行特征增强处理以获取特征增强型矩阵E，其具体实现过程包含以下子步骤：

步骤3.1：读取B扫原始数据矩阵Z₀(M行N列)，选取一定的列阈值A以去除固定界面波，得到新的矩阵Z(M行N-A列)，A值等于固定界面波所占的数据宽度；

步骤3.2：设定列间隔T，从Z矩阵第1列开始以T列为间隔，连续选定3组M行T列的矩阵数据Z1、Z2、Z3，其中Z1的起始列为第1列，Z2的起始列为第(T+1)列，Z3的起始列为第(2T+1)列，所述的列间隔T为N×b/s舍尾取整，其中，b为受压前待检耐张线夹钢管壁厚，N为原始检测数据矩阵Z₀的列数，s为时基范围的设定值；