[发明专利]基于全波形反演法的起重机异形截面结构起重伸缩臂的检测方法

说明书

本发明公开了基于全波形反演法的起重机异形截面结构起重伸缩臂的检测方法，属于无损检测技术领域。激励传感器阵列与采集传感器阵列分别安装在异形截面结构起重伸缩臂的两端，检测仪内整个信息的传输由控制模块完成调度。全波形反演分为频率循环与迭代循环两部分。通过分析残差数据建立得到目标函数，相关残差数据会作为相关变量引入到拟合计算中。当误差满足需要后就可以结束迭代，改变频率利用上一频率得到的模型作为初始模型m_k继续重复迭代。最终仿真模型经过全波形反演法处理能够拟合实际测量结果，实现起重机异形截面结构起重伸缩臂的腐蚀缺陷成像检测。本发明使用了观测数据中的全波形信息，极大地提高了缺陷检测的精度。

技术领域

本发明涉及一种基于全波形反演法的起重机异形截面结构起重伸缩臂的检测方法，属于无损检测技术领域。

背景技术

起重机是吊升场所中常见机械，因其能极大地减轻劳动强度，提高生产效率，在搬运和装卸中发挥着重要作用。但是，由于起重机械在生产和社会生活中的重要作用及其本身所具有的危险性，所以起重机的稳定工作是保证社会生产安全有序进行的重要前提。在工作过程中，起重机的起重伸缩臂用以抬升重物，是起重机上最为重要的装置之一。由于起重伸缩臂在工作中承担着绝大部分的载荷，并且长期处于室外复杂的工作环境下，其结构经常不可避免的出现裂纹、腐蚀等缺陷，这些缺陷极易引发致命事故，造成生命财产的严重损失。所以，发展一种新型无损检测方法是有实际意义的。

目前，利用超声导波对柱、管状结构进行无损检测的研究已经取得一定的进展，市面上也有较为成熟的仪器产品出现。何存富等在2008年第27卷第1期《测控技术》的小型超声导波管道检测系统的研究和开发就针对圆管结构开发了一种便携式小型检测系统，OLYMPUS公司也针对管材也建有大型的在线管材检测系统。但是起重伸缩臂不同于常见的规则结构，其横截面并非圆面或环面，而是采用非规则的异形截面结构。这在很大程度增加了检测的难度，现在已发表或公开的研究成果很少有针对该结构缺陷进行快速高精度检测的成熟技术。另外，检测柱状结构多是采用自激自收传感器对回波信号进行分析，这种方式虽然能够实现基本检测，但会由于导波衰减而使检测效果大打折扣，并且受限于不能实现多参数分析，导致缺陷信息采集的不完整，降低了检测精度。利用全波形反演能够实现在缺陷检测过程中定量提取信息，得到精确地速度模型，参数化拟合识别缺陷，高效准确的实现无损检测。

发明内容

本发明的目的在于针对目前起重机异形截面结构起重伸缩臂的腐蚀缺陷受其截面结构复杂度限制，无法快速、准确进行检测，进而无法有效评估起重伸缩臂的缺陷程度和健康状况的现状。针对这一难点，本发明提出了一种基于全波形反演法的起重机异形截面结构起重伸缩臂的检测技术。

全波形反演是在正演模型的基础上不断拟合原数据的过程，可以从检测数据中提取全波形信息，因此具有检测精度高的优点。全波形反演的方法起源于地球物理学中的地震成像，该方法首先利用数值正演模型预测导波通过无缺陷的散射信号，然后迭代反演模型来重建缺陷轮廓。全波形反演考虑了丰富的波传播现象(透射、反射、绕射以及散射等)，并且其数据空间为全波场，理论上是具有最高分辨率的速度估计方法。目前应用全波形反演能够在厚度误差0.5mm以内的10mm厚的弹性材料条件下准确重建不规则形状缺陷的厚度图，将全波形反演的方法应用到起重机起重伸缩臂腐蚀缺陷检测当中，有精度高、分辨率高等特点，具有十分重要的现实意义。

本发明所采用的技术方案为基于全波形反演法的起重机异形截面结构起重伸缩臂的检测方法，该方法首先要搭建检测装置，该装置包括多通道超声检测仪4、激励传感器阵列2以及采集传感器阵列3。多通道超声检测仪4是由多通道激励模块6，多通道接收模块8，控制模块5以及解析\显示模块7组成。激励传感器阵列2与采集传感器阵列3分别安装在异形截面结构起重伸缩臂1的两端，激励传感器阵列2与多通道激励模块6相连接，采集传感器阵列3则与多通道接收模块8连接，多通道接收模块8与解析显示模块7连接，检测仪内整个信息的传输由控制模块5完成调度。

该检测方法包括以下步骤：