[发明专利]管道超声导波腐蚀监测装置及方法

权利要求书

1.一种管道超声导波腐蚀监测装置，其特征在于：

包括永久安装在被监测管道(1)上的超声导波换能器(2)；

包括与超声导波换能器(2)相连的限流模块(3)，限流模块(3)对导通电流进行控制；

包括与限流模块(3)相连的法拉电容组(4)，法拉电容组(4)将瞬时大电流传输到超声导波换能器(2)中使其产生一个矩形脉冲磁场；

包括与法拉电容组(4)输入端相连的触发模块(6)，触发模块(6)控制法拉电容组(4)导通及断开；

包括与法拉电容组(4)输入端相连的充电模块(5)，充电模块(5)为法拉电容组(4)进行快速充电直到电容饱和；

包括与触发模块(6)相连的同步信号接收(7)，同步信号接收(7)通过延时启动触发模块(6)；

包括分别与同步信号接收(7)和超声导波换能器(2)相连的超声导波收发模块(8)，超声导波收发模块(8)发射激励信号给同步信号接收(7)，超声导波收发模块(8)提供动态电流并发射超声导波驱动信号给超声导波换能器(2)，同时接收超声导波换能器(2)的回波信号。

2.根据权利要求1所述的一种管道超声导波腐蚀监测装置，其特征在于：

所述超声导波换能器(2)包含有用于产生矩形脉冲磁场的线圈，线圈的瞬时通电电流为100A。

3.根据权利要求1所述的一种管道超声导波腐蚀监测装置，其特征在于：

所述法拉电容组(4)的耐压为100V，在100A电流放电，放电时间为30ms时的电压下降小于5％。

4.使用权利要求1～3任一所述装置进行的一种管道超声导波腐蚀监测方法，其特征在于：

1)利用超声导波换能器(2)在被监测管道(1)上进行超声导波的实时激励与接收，将第一次激励产生的超声导波回波信号作为基准信号，将第一次激励后激励产生的超声导波回波信号作为采样信号；

2)超声导波收发模块(8)接收基准信号和采样信号，将基准信号和采样信号均先进行DAC曲线校正(9)获得距离波幅曲线作为衰减特性，再将基准信号和采样信号依次进行提取信号极大值(10)、三次样条曲线拟合(11)、计算样条曲线系数(12)和提取包络信号(13)，输出基准信号和采样信号的包络信号；

3)将提取包络信号(13)输出的基准信号和采样信号的包络信号进行包络减法计算(14)，对两个包络信号的包络曲线进行减法运算，得到包络差值；

4)将包络减法计算(14)输出的包络差值进行差值幂运算(15)，将差值进行幂次方运算，得到对比度清晰的分析曲线，作为腐蚀信号；将分析曲线进行定量分析(16)和趋势分析(17)，对缺陷信号进行腐蚀量大小及腐蚀变化的分析，从而实现管道超声导波的腐蚀监测。

5.根据权利要求4所述的一种管道超声导波腐蚀监测方法，其特征在于：

所述的DAC曲线校正(9)是对超声导波回波信号进行距离波幅曲线分析，得到超声导波回波信号的距离波幅曲线，作为衰减特性。

6.根据权利要求4所述的一种管道超声导波腐蚀监测方法，其特征在于：

所述提取信号极大值(10)是从输入的离散信号中去除信号序列的两个端点后取极大值，得到以(x_i，y_i)，i＝0，1，2…n表示的二维坐标点阵数据并输出，i表示二维坐标点阵中二维坐标点的序数。

7.根据权利要求4所述的一种管道超声导波腐蚀监测方法，其特征在于：

所述三次样条曲线拟合(11)是对每个离散区间的数据用三次多项式进行拟合，拟合为光滑曲线，其导数和二次导数均是连续的。

8.根据权利要求4所述的一种管道超声导波腐蚀监测方法，其特征在于：

所述计算样条曲线系数(12)是对每个三次样条曲线的系数项利用光滑曲线的数据节点和两个端点作为已知条件进行求解。