[发明专利]大型储罐底板腐蚀浸入式声学全域检测方法

说明书

本发明涉及的是大型储罐底板腐蚀浸入式声学全域检测方法，它包括：利用五个浸入式声发射传感器构成十字型检测阵列，然后将搭载十字型检测阵列的检测仪,通过罐顶人孔处投放到带有介质的储罐内部底板上；驱使检测仪到达起始检测单元处；打开声学检测系统并对该检测单元进行一段固定时间地声信号采集，在检测结束后关闭声学检测系统，并沿着规划路径到达下一个检测单元检测，直至到达终点检测单元并完成检测任务，从而实现大型储罐底板腐蚀的全域检测。本发明通过移动式五元十字基阵声学定位方法对储罐底板腐蚀进行分块式全域检测，有效地解决了大型储罐底板中心区域腐蚀声信号由于信号强度弱、传播距离远而无法触发传感器而导致检测盲区的问题。

技术领域

本发明涉及对在役大型储罐进行检测及声源定位的方法，具体涉及大型储罐底板腐蚀浸入式声学全域检测方法。

背景技术

储罐是石油化工行业中油品存储的主要设备，为满足社会各行业对能源日益增加的需求，储罐的设计趋于大型化地方向发展。现有的储罐声发射检测技术虽能对储罐进行在线检测并实现对储罐的分级量化评价，但是该技术对罐底腐蚀区域定位方面存在不足，尤其是在大型储罐的检测中，底板中心区域腐蚀源产生的声发射信号受衰减等因素的影响，无法被布置在储罐外壁上的传感器接收到，从而形成了监测盲区。并且，检测盲区的范围随着储罐底板直径的增大而增大，从而导致现有的储罐声发射检测技术无法对大型储罐整个底板的腐蚀状况做出全覆盖检测和准确评价。因此，为了实现大型储罐底板腐蚀高精度的全域检测，提出了一种浸入式声学全域检测方法和一种移动式五元十字基阵定位方法。

发明内容

本发明的目的是提供大型储罐底板腐蚀浸入式声学全域检测方法，这种大型储罐底板腐蚀浸入式声学全域检测方法用于解决现有储罐声发射检测技术对大型储罐底板腐蚀检测时存在检测盲区的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种大型储罐底板腐蚀浸入式声学全域检测方法包括如下步骤：

第一步，利用五个浸入式声发射传感器构成十字型检测阵列，然后将搭载十字型检测阵列的检测仪,通过罐顶人孔处投放到带有介质的储罐内部底板上,检测仪为浸入式自动声学检测仪；

第二步，检测仪到达罐底后通过其定位系统准确地掌握检测仪具体位置，然后使用远程控制系统依据定位结果控制检测仪的车轮转向舵机和驱动电机，驱使检测仪到达起始检测单元处；

第三步，检测仪到达起始检测单元处后打开声学检测系统并对该检测单元进行一段固定时间地声信号采集，在检测结束后关闭声学检测系统，并沿着规划路径到达下一个检测单元重复以上检测流程，直至到达终点检测单元并完成检测任务，从而实现大型储罐底板腐蚀的全域检测；

按照以上步骤对大型储罐底板进行检测时，采用移动式五元十字基阵声学定位方法对储罐底板腐蚀声源定位，包括如下步骤：

步骤一，同源信号聚类：对检测仪在储罐底板上各个检测单元处所采集到的众多声信号进行聚类分析，从而实现多目标声发射事件的信号辨识，区分出来自不同腐蚀声源的声发射信号；

步骤二，声源定位方法：选取合适的声源定位方法，并基于该定位方法对各个检测单元中来自同一声源的声发射信号进行定位计算，从而得出各个检测单元中的声源定位信息；

算法模型：由五个浸入式声学传感器构成平面五元十字检测阵列，其中，S为声源信号，N1，N2，N3，N4，N5分别为五个浸入式声学传感器，其中传感器N1放置在原点作为基准传感器，传感器N2，N3，N4，N5按照逆时针方向依次分布在XOY平面的坐标轴上，传感器N2，N3，N4，N5距离基准阵元N1的距离为D/2；其声源定位公式如下：

在上式中，r₁为声源S到基准传感器N1的距离，单位m；τ_i1为第i个传感器Ni与基准传感器N1的时延差，单位s，i＝2,3,4,5；c为介质中的声速，单位m/s；为声源的方位角；