[发明专利]多模态导波工业管道诊断方法

说明书

本发明公开了一种多模态导波工业管道诊断方法，用于对管道缺陷的实时诊断，并对缺陷进行定位、定量、定性和早期诊断。诊断装置包括计算机、主机、传感器阵列三大模块，通过改变传感器阵列，由多通道时延信号激励系统激励出L(0,2)和T(0,1)模态超声导波两种模态进行检测，提高对不同缺陷诊断的准确性，主机采集通道通过多组采集卡和转换开关组合电路，采集传整环感器整环信号和单个传感器信号，对信号处理得DAC时程位移曲线和模态对称曲线对缺陷进行定量、定位和早期诊断，提取信号特征参数构成一维特征向量用于缺陷的类型识别，本发明可对管道进行实时在线检测、检测准确性高。

技术领域

本发明涉及一种工业管道缺陷诊断方法，尤其涉及一种多模态导波工业管道诊断方法，属于工业管道安全检测与防护技术领域。

背景技术

各种管道广泛应用于我们的生产和生活中，尤其在电力、石油、化工、天然气以及城市自来水等工业部门，起着重要的作用。但是近年来工业管道安全问题的严重性已凸现出来，爆炸伤亡重大事故频发，而因泄漏造成的停工停产事故已难计其数。管道运输安全已成为影响经济发展和社会安定的一个突出的问题。为了在管道出现缺陷之后能够最快、最精确地检测到缺陷位置所在，亟需一种有效的缺陷检测方法。多模态导波管道诊断仪利用超声导波检测管道的缺陷具有快速、经济、可靠并且无需剥离外包层等优点，是管道缺陷检测的一种更快、更灵敏、更前沿的发展方向。

多模态导波管道诊断仪是能够实现对管道缺陷进行在线早期诊断的检测仪器，相对于传统的超声检测方法其检测范围更广，检测长度能达到上百米。超声导波的检测原理是利用传感器阵列环在管道上激励超声导波，导波在管道壁内传播，其遇到管道内的缺陷时产生回波，通过接收缺陷的回波信号来实现对缺陷的定位、定量与定性。

国外针对导波技术研究的同时也开发出相应的检测设备，如Plant Integrity公司生产的长距离油气管道导波检测设备、英国焊接公司生产的Teletest检测设备和英国超声导波公司的wavemaker检测设备等，但是国外设备仅选用单一模态的方式进行检测，无法适应不同缺陷对敏感度的要求。另外，国外导波仪器仅对传感器进行单路依次采集，并非实时采集。由于运用复杂的算法进行处理，整个检测时间需花费10s左右，且国外仪器价格昂贵，引进成本较高。

文献“小型超声导波管道检测系统的研究和开发”，采用的是单模态进行检测，对管道不同缺陷的适应性较差，该系统采集方法仅对单个传感器进行采集，采集实时性较差，并且没有对后期信号处理技术进行叙述，没有对缺陷大小和类型进行判别。

专利CN202994735U所公开的管道超声导波检测系统没有采取多种模态对管道进行检测，且对缺陷检测流程和识别方法未叙述，另外，该系统没有采取消除反向回波技术，无法判断缺陷的正确方位。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多模态导波工业管道诊断方法，该诊断装置通过多通道时延信号激励系统分时分别激励对称的L(0，2)模态导波和对称的T(0,1)模态导波，提高缺陷检测的敏感度，当调整传感器阵列为纵向分布时激励出轴对称的L(0,2)模态导波，当调整传感器阵列为横向分布时，激励出轴对称的T(0,1)模态导波，导波在传播过程中遇到缺陷时L(0,2)模态转换成非对称的弯曲F(1,3)模态，T(0,1)模态转换成非对称的弯曲F(1,2)模态，获得回波信号中的转换模态特征参数，选择转换模态特征参数进行分析，通过后期算法建立模态对称曲线对转换模态进行量化，结合DAC时程衰减曲线对缺陷进行实时在线检测，对管道缺陷的实时诊断，并对缺陷进行定位、定量、定性和早期诊断。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：