[发明专利]一种超声导波多分辨率聚焦成像管道检测方法及装置

说明书

本发明公开了一种超声导波多分辨率聚焦成像管道检测方法及装置，属于无损检测技术领域。根据管道的几何尺寸和材料力学参数，计算SH0模态超声导波的频散特性；在此基础上，采用低频超声导波快速扫查可能存在缺陷的管道区域，大致定位缺陷；在低频超声导波快速扫查图像缺陷附近区域细化网格，进行高频精细详查；融合低频快速扫查和高频精细详查信息生成超声导波多分辨率聚焦图像。本发明解决了超声导波检测分辨率与检测效率之间的矛盾，为管道进行高效率的超声导波聚焦成像检测奠定了基础。

技术领域

本发明涉及一种超声导波管道检测方法及装置，尤其是一种能实现多分辨率聚焦成像的超声导波管道检测方法及装置，属于无损检测技术领域。

背景技术

管道是油气资源输送的重要方式，其破损泄漏会造成严重的经济损失和人员伤亡，因此必须定期对管道进行检测以便及时发现潜在的隐患。超声导波检测是管道检测的重要方法，具有检测距离长，效率高，适应性好等特点，近年来在管道检测领域得到了广泛的应用。目前超声导波检测已经从简单的回波检测发展到成像检测，提高了检测的灵敏度，实现了超声导波检测结果的直观显示。

典型的超声导波成像采用相控阵聚焦成像技术，其基本原理是通过控制超声导波换能器阵列各通道信号的延时发射，使得超声导波波束在被检测结构特定位置聚焦，在此基础上调整各通道权重和延时参数，可以实现超声导波聚焦点的移动，达到超声导波扫描检测的目的，获得被检测结构扫描成像结果。现有的超声导波相控阵聚焦成像技术在扫描成像过程中，采用全域逐点扫描的方法。超声导波聚焦检测时，若采用较低频率，则超声导波在聚焦处的检测范围较大，可以采用较大的聚焦点移动距离，但是超声导波的检测分辨率较低，适合缺陷的粗略定性；若采用较高频率，则超声导波的检测分辨率较高，但是超声导波在聚焦处的检测范围较小，必须采用较小的聚焦点移动距离，适合缺陷的定量表征。采用全域逐点扫描方法实现超声导波聚焦成像时，难以克服超声导波检测分辨率与聚焦点移动距离的矛盾，即超声导波检测分辨率与检测效率的矛盾。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种能实现多分辨率聚焦成像的超声导波管道检测方法及装置，用以解决上述现有技术存在的缺陷，能够协调超声导波检测分辨率与检测效率的矛盾。

本发明通过如下技术方案予以实现：

一、一种能实现多分辨率聚焦成像的超声导波管道检测方法，其步骤如下：

(1)计算管道检测所采用超声导波的频散特性

根据管道的内外径等几何尺寸和杨氏模量、泊松比等材料力学参数，通过商用超声导波频散特性计算程序求解SH0模态超声导波的频散特性。

(2)确定超声导波聚焦成像的检测区域

检测人员根据管道工作状况，预判可能存在缺陷的管道区域，确定超声导波聚焦成像的检测区域。

(3)低频超声导波快速扫查检测区域

低频快速扫查时，矩阵开关配置成低频快速扫查模式，同时将管道检测区域按照扫查偏移量划分网格并计算网格对应的换能器阵列各通道的延时。带有延时的正弦脉冲信号经过功率放大后加载到换能器阵列激励SH0模态超声导波。超声导波在网格聚焦检测后，检测装置处理换能器阵列感应的回波，可以获得该网格的超声导波聚焦检测信号。遍历扫查区域所有网格，可以获得低频超声导波快速扫查图像。

(4)分析低频超声导波快速扫查结果，确定高频超声导波精细详查区域

以图像信号最大值下降-6dB为阈值，检索幅值大于阈值的网格，作为高频超声导波精细详查区域。

(5)高频超声导波精细详查缺陷附近区域