專利名稱：管道單通道導(dǎo)波時(shí)反檢測(cè)裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種管道檢測(cè)技術(shù)，特別涉及一種管道單通道導(dǎo)波時(shí)反檢測(cè)裝置及方 法。
背景技術(shù)：
管道作為生產(chǎn)系統(tǒng)、運(yùn)輸和制造設(shè)備的重要組成部分，在機(jī)械、石油、化工、食品和 城市供水等行業(yè)發(fā)揮著不可替代的作用。然而，管道經(jīng)長(zhǎng)期服役，由于腐蝕、磨損、意外損傷 等原因?qū)е碌墓芫€泄漏時(shí)有發(fā)生，給國(guó)家和人民造成極大的損失。因此，大力發(fā)展管道檢測(cè) 技術(shù)迫在眉睫。超聲導(dǎo)波具有沿傳播路徑衰減小，傳播距離遠(yuǎn)的特點(diǎn)，在檢測(cè)信號(hào)中還可以包含 從激勵(lì)點(diǎn)到接收點(diǎn)間的整體信息，非常適合長(zhǎng)距離管道，以及充水、帶包覆層的管道缺陷檢 測(cè)。理論研究表明，基于時(shí)間反轉(zhuǎn)的導(dǎo)波檢測(cè)方法利用時(shí)間反轉(zhuǎn)波的時(shí)間——空間聚焦特 性，可將檢測(cè)能量匯聚于缺陷位置，因此較直接導(dǎo)波檢測(cè)方法的缺陷檢出能力更強(qiáng)，并可進(jìn) 一步實(shí)現(xiàn)缺陷的定位，越來(lái)越受到關(guān)注。專利200610144294. 0提出的基于時(shí)間反轉(zhuǎn)理論的管道缺陷超聲導(dǎo)波無(wú)損檢測(cè)方 法采用如圖1所示檢測(cè)裝置，該裝置包含N組由任意函數(shù)發(fā)生器、功率放大模塊及轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān) 模塊構(gòu)成的信號(hào)激勵(lì)通道A，各個(gè)通道的輸出端即轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)模塊可以與縱向傳感器陣列B 中的某一個(gè)傳感器單元相連，同時(shí)，轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)模塊還依次與示波器E、計(jì)算機(jī)F相連。上述裝 置中各傳感器單元均勻分布于管道D同軸向位置的一截面上，由于缺陷C波源傳播至各傳 感器的軸向距離是一致的，因此沿圓周分布的多個(gè)傳感器獲得的各不相同的時(shí)間反轉(zhuǎn)信號(hào) 必須在同一時(shí)間被激勵(lì)出去，以達(dá)到能量聚焦的目的，這就對(duì)設(shè)備提出了較高要求需有多 個(gè)信號(hào)激勵(lì)通道同步工作，且時(shí)間誤差在10_8的數(shù)量級(jí)上，目前尚無(wú)實(shí)現(xiàn)此功能的商業(yè)設(shè) 備面世。此外，用于導(dǎo)波信號(hào)激勵(lì)于接收的通道成本均非常高，多個(gè)通道同時(shí)采用無(wú)疑會(huì)制 約時(shí)間反轉(zhuǎn)導(dǎo)波檢測(cè)方法在實(shí)際檢測(cè)中的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)對(duì)設(shè)備要求高，成本高的問(wèn)題，提出了一種管道單通道導(dǎo) 波時(shí)反檢測(cè)裝置及方法，利用傳感器位置差異補(bǔ)償時(shí)間反轉(zhuǎn)激勵(lì)信號(hào)時(shí)間差，僅用一個(gè)信 號(hào)激勵(lì)通道，通過(guò)傳感器的切換，實(shí)現(xiàn)單通道的時(shí)間反轉(zhuǎn)導(dǎo)波檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)便，成本低。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種管道單通道導(dǎo)波時(shí)反檢測(cè)裝置，包括有時(shí)間反轉(zhuǎn)導(dǎo)波 傳感器陣列、縱向?qū)Р▊鞲衅麝嚵?、示波器、?jì)算機(jī)、單通道激勵(lì)/接收裝置，還包括有傳感 器單元切換模塊，時(shí)間反轉(zhuǎn)導(dǎo)波傳感器陣列由N個(gè)軸向位置可調(diào)節(jié)的縱向?qū)Р▊鞲衅鲉卧?構(gòu)成，導(dǎo)波單通道激勵(lì)/接收裝置包括有任意函數(shù)發(fā)生器、功率放大模塊、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)模塊， 任意函數(shù)發(fā)生器通過(guò)功率放大模塊與轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)模塊相連，計(jì)算機(jī)與任意函數(shù)發(fā)生器的輸入 端相連；轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)模塊的傳感器輸入/輸出端經(jīng)由傳感器單元切換模塊與時(shí)間反轉(zhuǎn)導(dǎo)波傳 感器陣列及縱向?qū)Р▊鞲衅麝嚵兄械母鱾鞲衅鲉卧灰粚?duì)應(yīng)連接，同時(shí)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)模塊的輸出則與示波器相連后連接至計(jì)算機(jī)。所述功率放大模塊將任意函數(shù)發(fā)生器模塊所產(chǎn)生的波形進(jìn)行信號(hào)放大，轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān) 模塊經(jīng)功率放大模塊放大的70V以上的高電壓導(dǎo)波激勵(lì)信號(hào)通過(guò)同軸電纜傳至縱向傳感 器陣列中的單個(gè)傳感器單元，并將該單元所接收到的弱電壓反射信號(hào)送給示波器進(jìn)行顯示 和保存。所述時(shí)間反轉(zhuǎn)傳感器陣列及縱向傳感器陣列中的傳感器，既可由壓電換能器構(gòu) 成，也可以是電磁導(dǎo)波探頭或單晶探頭。所述時(shí)間反轉(zhuǎn)傳感器陣列及縱向傳感器陣列中的各傳感器單元沿管道圓周均勻 布置于管道外壁，通過(guò)耦合劑如凡士林等與管道接觸，縱向?qū)Р▊鞲衅麝嚵兄懈鱾鞲衅鲉?元軸向位置相同。一種管道單通道導(dǎo)波時(shí)反檢測(cè)方法，包括管道單通道導(dǎo)波時(shí)反檢測(cè)裝置，具體方 法包括如下步驟
1)確定被檢測(cè)管道的外徑、壁厚、密度，計(jì)算與被檢測(cè)管道相應(yīng)的自由空心柱狀結(jié)構(gòu)群 速度頻散曲線，并根據(jù)群速度頻散曲線選一激勵(lì)頻率用于檢測(cè)；
2)根據(jù)被檢測(cè)管道的長(zhǎng)度！、
傳感器單元個(gè)數(shù)N及檢測(cè)頻率下L(0，2)模態(tài)群速度確定時(shí)間反轉(zhuǎn)矩形窗的窗
寬τ，以及相鄰兩時(shí)間反轉(zhuǎn)傳感器單元間的軸向距離 ' = T-vf^，一般滿足i’24rf.F，根
據(jù)相鄰兩時(shí)間反轉(zhuǎn)傳感器單元間的軸向距離/依次調(diào)節(jié)各時(shí)間反轉(zhuǎn)傳感器單元的軸向位 置；
3)利用單通道激勵(lì)/接收裝置在縱向?qū)Р▊鞲衅麝嚵猩霞?lì)L(0，2)模態(tài)導(dǎo)波用于缺 陷檢測(cè)，具體步驟為
將所選激勵(lì)頻率輸入任意函數(shù)發(fā)生器生成中心頻率為所選檢測(cè)頻率的5 20周期單 音頻信號(hào)，該信號(hào)被送至功率放大模塊放大后，再由轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)模塊傳輸至與之相連的傳感 器單元切換模塊，使該信號(hào)能同時(shí)在縱向?qū)Р▊鞲衅麝嚵械腘個(gè)傳感器單元上被激發(fā)，在 管道中激勵(lì)出縱向軸對(duì)稱導(dǎo)波模態(tài)L(0，2)；
4)通過(guò)時(shí)間反轉(zhuǎn)傳感器陣列接收信號(hào)，并送至計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，對(duì)應(yīng)的兩個(gè)接收信號(hào)
υ
中首達(dá)波包與管道端面反射回波波包之間的時(shí)間間隔為Δ《=;^,將距離缺陷最遠(yuǎn)的時(shí)
V*
間反轉(zhuǎn)傳感器設(shè)定為基準(zhǔn)傳感器1，且將該傳感器的接收信號(hào)設(shè)定為基準(zhǔn)信號(hào)，對(duì)各時(shí)間反 轉(zhuǎn)傳感器> 獲取的接收信號(hào)，同樣采取窗寬為τ的矩形窗進(jìn)行信號(hào)截取，對(duì)應(yīng)于各傳感器
的接收信號(hào)，截取的時(shí)間起點(diǎn)距離各信號(hào)的首達(dá)波包峰值所在位置的時(shí)間4 (i=l, 2，3…N)
^ (i=2，3…N)，對(duì)各接收信號(hào)進(jìn)行信號(hào)截取后獲得的波形//#、在時(shí)間窗 V^axJi \1)
τ內(nèi)進(jìn)行時(shí)間反轉(zhuǎn)，獲得N個(gè)時(shí)間反轉(zhuǎn)激勵(lì)信號(hào),兩組信號(hào)滿足/1=J^T- ), 當(dāng)Τ 一時(shí)，將各時(shí)間反轉(zhuǎn)激勵(lì)信號(hào)按照傳感器順序由1到N依次相連即獲得總的激勵(lì)
Vjaat
5信號(hào)；
5)計(jì)算機(jī)將獲得的總激勵(lì)信號(hào)送至導(dǎo)波單通道激勵(lì)/接收裝置中，由傳感器單元切換 模塊按照時(shí)間間隔τ切換與之相連的縱向?qū)Р▊鞲衅鲉卧?，使得總的激?lì)信號(hào)被N等分 后，依次在傳感器1到N上重新激勵(lì)，遠(yuǎn)離缺陷的節(jié)點(diǎn)上信號(hào)先激勵(lì)，靠近缺陷的節(jié)點(diǎn)上信 號(hào)后激勵(lì)；
6)通過(guò)縱向?qū)Р▊鞲衅麝嚵薪邮諘r(shí)間反轉(zhuǎn)檢測(cè)信號(hào)，送至計(jì)算機(jī)后進(jìn)行相應(yīng)的疊加得 到時(shí)間反轉(zhuǎn)導(dǎo)波檢測(cè)信號(hào)用于分析，通過(guò)該檢測(cè)波形讀取其中的L(0，2)激勵(lì)波包、缺陷回 波波包及管道端面回波波包，由波峰所在位置確定缺陷回波與激勵(lì)波包之間的時(shí)間間隔t，
乘以由頻散曲線獲得的激勵(lì)頻率下L(0，2)模態(tài)波速，即可得到缺陷距離縱向?qū)Р▊?br> 感器陣列的軸向距離，即對(duì)缺陷軸向定位。本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明管道單通道導(dǎo)波時(shí)反檢測(cè)裝置及方法，既提高了 小缺陷的檢出能力，也降低了檢測(cè)成本，同時(shí)使檢測(cè)更具有靈活性，推進(jìn)了時(shí)間反轉(zhuǎn)導(dǎo)波檢 測(cè)方法在實(shí)際檢測(cè)中的應(yīng)用。


圖1為現(xiàn)有檢測(cè)裝置原理圖2為本發(fā)明管道單通道導(dǎo)波時(shí)反檢測(cè)裝置原理圖； 圖3為本發(fā)明時(shí)間反轉(zhuǎn)傳感器陣列中各傳感器單元分布示意圖； 圖4為本發(fā)明空心圓柱體群速度頻散曲線圖； 圖5為本發(fā)明連續(xù)激勵(lì)信號(hào)示意圖。
具體實(shí)施例方式由于時(shí)間反轉(zhuǎn)波的時(shí)間一空間聚焦特性的本質(zhì)是各模態(tài)的導(dǎo)波從缺陷波源被激 勵(lì)傳播到接收傳感器的時(shí)間等于對(duì)應(yīng)時(shí)間反轉(zhuǎn)波中該模態(tài)成分被反轉(zhuǎn)激勵(lì)后傳播至缺陷 處所需要的時(shí)間。因此，如圖3所示，若將N個(gè)傳感器在管道軸向錯(cuò)位分布，則各傳感器至 缺陷之間的距離也相應(yīng)地形成差異。如果每個(gè)傳感器激勵(lì)時(shí)間反轉(zhuǎn)信號(hào)的時(shí)間起點(diǎn)不同， 而由此形成的時(shí)間差恰好用于彌補(bǔ)因各傳感器軸向間距造成的導(dǎo)波傳播時(shí)間差，則由各傳 感器分別激勵(lì)的時(shí)間反轉(zhuǎn)信號(hào)仍可在同一時(shí)間匯聚于缺陷位置，形成檢測(cè)能量的聚焦。管道單通道導(dǎo)波時(shí)反檢測(cè)裝置原理圖如圖2所示。本裝置主要包括有時(shí)間反轉(zhuǎn)導(dǎo) 波傳感器陣列4、縱向?qū)Р▊鞲衅麝嚵?0、示波器5、計(jì)算機(jī)6、單通道激勵(lì)/接收裝置7、傳 感器單元切換模塊8，時(shí)間反轉(zhuǎn)導(dǎo)波傳感器陣列由N個(gè)軸向位置可調(diào)節(jié)的縱向?qū)Р▊鞲衅?單元9構(gòu)成。導(dǎo)波單通道激勵(lì)/接收裝置7包括有任意函數(shù)發(fā)生器1、功率放大模塊2、轉(zhuǎn)換 開(kāi)關(guān)模塊3，任意函數(shù)發(fā)生器1通過(guò)功率放大模塊2與轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)模塊3相連。計(jì)算機(jī)6與任 意函數(shù)發(fā)生器1的輸入端相連；轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)模塊3的傳感器輸入/輸出端經(jīng)由傳感器單元切 換模塊8與時(shí)間反轉(zhuǎn)導(dǎo)波傳感器陣列4及縱向?qū)Р▊鞲衅麝嚵?0中的各傳感器單元一一 對(duì)應(yīng)連接，同時(shí)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)模塊3的輸出則與示波器5相連后連接至計(jì)算機(jī)6
各模塊的功能如下
導(dǎo)波單通道激勵(lì)/接收裝置7可為時(shí)間反轉(zhuǎn)導(dǎo)波傳感器陣列4及縱向?qū)Р▊鞲衅麝嚵?10中的每個(gè)傳感器單元同時(shí)或錯(cuò)時(shí)輸出相同的，或各自不同的激勵(lì)信號(hào)。其中任意函數(shù)發(fā)生器模塊1可根據(jù)輸入的管道12參數(shù)和選擇的激勵(lì)頻率自動(dòng)生成具有一定中心頻率及周 期的激勵(lì)信號(hào)，也可輸出來(lái)自計(jì)算機(jī)6的預(yù)設(shè)激勵(lì)信號(hào)，由高性能單片機(jī)和高速數(shù)/模轉(zhuǎn)換 芯片組成，也可由DSP芯片構(gòu)成。功率放大模塊2將任意函數(shù)發(fā)生器模塊1所產(chǎn)生的波形 進(jìn)行信號(hào)放大，由前置放大器和集成功率放大器構(gòu)成。轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)模塊3的功能則是在檢測(cè) 過(guò)程中，將經(jīng)功率放大模塊2放大的70V以上的高電壓導(dǎo)波激勵(lì)信號(hào)通過(guò)同軸電纜傳至縱 向傳感器陣列4中的某個(gè)傳感器單元，并將該單元所接收到的弱電壓反射信號(hào)送給示波器 5進(jìn)行顯示和保存。由N個(gè)軸向位置可調(diào)節(jié)的縱向?qū)Р▊鞲衅鲉卧?構(gòu)成的時(shí)間反轉(zhuǎn)傳感器陣列4及 縱向傳感器陣列10，是使管道12中產(chǎn)生導(dǎo)波的元件，既可由壓電換能器構(gòu)成，也可以是電 磁導(dǎo)波探頭或單晶探頭。檢測(cè)時(shí)，各傳感器單元沿管道圓周均勻布置于管道外壁，通過(guò)耦合 劑如凡士林等與管道接觸，且時(shí)間反轉(zhuǎn)傳感器陣列4中各單元軸向位置依據(jù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行 布置與調(diào)節(jié)，縱向?qū)Р▊鞲衅麝嚵?0中各單元軸向位置相同，它們均在發(fā)送時(shí)作為發(fā)送元 件，在接收時(shí)作為接收元件使用。示波器5與計(jì)算機(jī)6是信號(hào)接收、顯示和處理模塊。示波器5將接收到的信號(hào)進(jìn) 行顯示、保存，并傳輸給計(jì)算機(jī)6 ；計(jì)算機(jī)6 —方面依據(jù)時(shí)間反轉(zhuǎn)的算法生成反轉(zhuǎn)激勵(lì)信號(hào)， 并傳輸給函數(shù)發(fā)生器1，另一方面可對(duì)檢測(cè)到的時(shí)域波形進(jìn)行分析，根據(jù)缺陷11反射回波 的有無(wú)判斷缺陷11是否存在，并依據(jù)缺陷11反射回波的時(shí)間進(jìn)一步確定缺陷11的位置。本發(fā)明提出的超聲導(dǎo)波時(shí)間反轉(zhuǎn)檢測(cè)方法，按以下步驟進(jìn)行的
1)確定被檢測(cè)管道12的外徑、壁厚、密度，計(jì)算與被檢測(cè)管道12相應(yīng)的自由空心柱狀 結(jié)構(gòu)群速度頻散曲線，并根據(jù)群速度頻散曲線選一激勵(lì)頻率用于檢測(cè)。2)根據(jù)被檢測(cè)管道12的長(zhǎng)度I、傳感器單元個(gè)數(shù)N及檢測(cè)頻率下L (0，2)模態(tài)群
速度值確定W間反轉(zhuǎn)矩形窗的窗寬τ，以及相鄰兩W間反轉(zhuǎn)傳感器單元間的軸向
距離d = τ’興。為避免時(shí)間反轉(zhuǎn)傳感器陣列所占據(jù)的總的軸向長(zhǎng)度與被檢測(cè)管道的長(zhǎng)度
1之比過(guò)大的問(wèn)題，一般滿足-J > 4d-N。根據(jù)相鄰兩時(shí)間反轉(zhuǎn)傳感器單元間的軸向距離t 依次調(diào)節(jié)各時(shí)間反轉(zhuǎn)傳感器單元的軸向位置。3)利用單通道激勵(lì)/接收裝置7在縱向?qū)Р▊鞲衅麝嚵?0上激勵(lì)L(0，2)模態(tài)導(dǎo) 波用于缺陷檢測(cè)。具體步驟為
將所選激勵(lì)頻率輸入任意函數(shù)發(fā)生器1生成中心頻率為所選檢測(cè)頻率的5 20周期 單音頻信號(hào)。該信號(hào)被送至功率放大模塊2放大后，再由轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)模塊3傳輸至與之相連 的傳感器單元切換模塊8，使該信號(hào)能同時(shí)在縱向?qū)Р▊鞲衅麝嚵?0的N個(gè)傳感器單元上 被激發(fā)，在管道中激勵(lì)出縱向軸對(duì)稱導(dǎo)波模態(tài)L(0，2)。4)通過(guò)時(shí)間反轉(zhuǎn)傳感器陣列接收信號(hào)，并送至計(jì)算機(jī)6進(jìn)行處理。由于相鄰兩個(gè) 時(shí)間反轉(zhuǎn)傳感器軸向間距為d，使得對(duì)應(yīng)的兩個(gè)接收信號(hào)中首達(dá)波包與管道端面反射回波
波包之間的時(shí)間間隔
權(quán)利要求
1.一種管道單通道導(dǎo)波時(shí)反檢測(cè)裝置，包括有時(shí)間反轉(zhuǎn)導(dǎo)波傳感器陣列(4)、縱向?qū)?波傳感器陣列(10)、示波器(5)、計(jì)算機(jī)(6)、單通道激勵(lì)/接收裝置(7)，其特征在于還包 括有傳感器單元切換模塊(8)，時(shí)間反轉(zhuǎn)導(dǎo)波傳感器陣列由N個(gè)軸向位置可調(diào)節(jié)的縱向?qū)?波傳感器單元(9)構(gòu)成，導(dǎo)波單通道激勵(lì)/接收裝置(7)包括有任意函數(shù)發(fā)生器(1)、功率 放大模塊(2)、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)模塊(3)，任意函數(shù)發(fā)生器(1)通過(guò)功率放大模塊(2)與轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)模 塊(3)相連，計(jì)算機(jī)(6)與任意函數(shù)發(fā)生器(1)的輸入端相連；轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)模塊(3)的傳感器 輸入/輸出端經(jīng)由傳感器單元切換模塊(8)與時(shí)間反轉(zhuǎn)導(dǎo)波傳感器陣列(4)及縱向?qū)Р▊?感器陣列(10)中的各傳感器單元一一對(duì)應(yīng)連接，同時(shí)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)模塊(3)的輸出則與示波器 (5)相連后連接至計(jì)算機(jī)(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述管道單通道導(dǎo)波時(shí)反檢測(cè)裝置，其特征在于，所述功率放大模 塊(2 )將任意函數(shù)發(fā)生器模塊(1)所產(chǎn)生的波形進(jìn)行信號(hào)放大，轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)模塊(3 )經(jīng)功率放 大模塊(2)放大的70V以上的高電壓導(dǎo)波激勵(lì)信號(hào)通過(guò)同軸電纜傳至縱向傳感器陣列(4) 中的單個(gè)傳感器單元，并將該單元所接收到的弱電壓反射信號(hào)送給示波器(5)進(jìn)行顯示和 保存。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述管道單通道導(dǎo)波時(shí)反檢測(cè)裝置，其特征在于，所述時(shí)間反轉(zhuǎn)傳 感器陣列(4)及縱向傳感器陣列(10)中的傳感器，既可由壓電換能器構(gòu)成，也可以是電磁 導(dǎo)波探頭或單晶探頭。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述管道單通道導(dǎo)波時(shí)反檢測(cè)裝置，其特征在于，所述時(shí)間反轉(zhuǎn)傳 感器陣列(4)及縱向傳感器陣列(10)中的各傳感器單元沿管道圓周均勻布置于管道外壁， 通過(guò)耦合劑如凡士林等與管道接觸，縱向?qū)Р▊鞲衅麝嚵?10)中各傳感器單元軸向位置相 同。
5.一種管道單通道導(dǎo)波時(shí)反檢測(cè)方法，包括管道單通道導(dǎo)波時(shí)反檢測(cè)裝置，其特征在 于，具體方法包括如下步驟1)確定被檢測(cè)管道的外徑、壁厚、密度，計(jì)算與被檢測(cè)管道相應(yīng)的自由空心柱狀結(jié)構(gòu)群 速度頻散曲線，并根據(jù)群速度頻散曲線選一激勵(lì)頻率用于檢測(cè)；2)根據(jù)被檢測(cè)管道的長(zhǎng)度傳感器單元個(gè)數(shù)N及檢測(cè)頻率下L(0，2)模態(tài)群速度值I^maj；確定時(shí)間反轉(zhuǎn)矩形窗的窗寬τ，以及相鄰兩時(shí)間反轉(zhuǎn)傳感器單元間的軸向距離d = T-Vf^，一般滿足/乏4義況，根據(jù)相鄰兩時(shí)間反轉(zhuǎn)傳感器單元間的軸向距離rf依次調(diào)節(jié)各時(shí)間反轉(zhuǎn)傳感器單元的軸向位 置；3)利用單通道激勵(lì)/接收裝置(7)在縱向?qū)Р▊鞲衅麝嚵?10)上激勵(lì)L(0，2)模態(tài)導(dǎo) 波用于缺陷檢測(cè)，具體步驟為將所選激勵(lì)頻率輸入任意函數(shù)發(fā)生器(1)生成中心頻率為所選檢測(cè)頻率的5 20周 期單音頻信號(hào)，該信號(hào)被送至功率放大模塊(2 )放大后，再由轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)模塊(3 )傳輸至與之 相連的傳感器單元切換模塊(8)，使該信號(hào)能同時(shí)在縱向?qū)Р▊鞲衅麝嚵?10)的N個(gè)傳感 器單元上被激發(fā)，在管道中激勵(lì)出縱向軸對(duì)稱導(dǎo)波模態(tài)L(0，2)；4)通過(guò)時(shí)間反轉(zhuǎn)傳感器陣列(4)接收信號(hào)，并送至計(jì)算機(jī)(6)進(jìn)行處理，對(duì)應(yīng)的兩個(gè)接收信號(hào)中首達(dá)波包與管道端面反射回波波包之間的時(shí)間間隔為^^ = 將距離缺陷最遠(yuǎn)的時(shí)間反轉(zhuǎn)傳感器設(shè)定為基準(zhǔn)傳感器1，且將該傳感器的接收信號(hào)設(shè)定為基準(zhǔn)信號(hào)， 對(duì)各時(shí)間反轉(zhuǎn)傳感器 獲取的接收信號(hào)，同樣采取窗寬為τ的矩形窗進(jìn)行信號(hào)截取，對(duì)應(yīng)于各傳感器的接收信號(hào)，截取的時(shí)間起點(diǎn)距離各信號(hào)的首達(dá)波包峰值所在位置的時(shí)間42d(i=l，2，3…N)滿足^ =U-;;^ ( =2，3···Ν)，對(duì)各接收信號(hào)進(jìn)行信號(hào)截取后獲得的波/具SK形名⑴在時(shí)間窗τ內(nèi)進(jìn)行時(shí)間反轉(zhuǎn)，獲得N個(gè)時(shí)間反轉(zhuǎn)激勵(lì)信號(hào),兩組信號(hào)滿足df ff、— “T_f、，當(dāng)τ=;^時(shí)，將各時(shí)間反轉(zhuǎn)激勵(lì)信號(hào)按照傳感器順序由1到N依次相^TRi -JiKt ι)ν/3 κ連即獲得總的激勵(lì)信號(hào)；5)計(jì)算機(jī)(6)將獲得的總激勵(lì)信號(hào)送至導(dǎo)波單通道激勵(lì)/接收裝置(7)中，由傳感器 單元切換模塊(8)按照時(shí)間間隔τ切換與之相連的縱向?qū)Р▊鞲衅鲉卧?，使得總的激?lì)信 號(hào)被N等分后，依次在傳感器1到N上重新激勵(lì)，遠(yuǎn)離缺陷的節(jié)點(diǎn)上信號(hào)先激勵(lì)，靠近缺陷 的節(jié)點(diǎn)上信號(hào)后激勵(lì)；6)通過(guò)縱向?qū)Р▊鞲衅麝嚵?9)接收時(shí)間反轉(zhuǎn)檢測(cè)信號(hào)，送至計(jì)算機(jī)后進(jìn)行相應(yīng)的疊 加得到時(shí)間反轉(zhuǎn)導(dǎo)波檢測(cè)信號(hào)用于分析，通過(guò)該檢測(cè)波形讀取其中的L(0，2)激勵(lì)波包、缺 陷回波波包及管道端面回波波包，由波峰所在位置確定缺陷回波與激勵(lì)波包之間的時(shí)間間隔t，乘以由頻散曲線獲得的激勵(lì)頻率下L(0，2)模態(tài)波速，^ ,即可得到缺陷距離縱向?qū)Р▊鞲衅麝嚵?4 )的軸向距離，S卩對(duì)缺陷軸向定位。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種管道單通道導(dǎo)波時(shí)反檢測(cè)裝置及方法，利用傳感器位置差異補(bǔ)償時(shí)間反轉(zhuǎn)激勵(lì)信號(hào)時(shí)間差，僅用一個(gè)信號(hào)激勵(lì)通道，通過(guò)傳感器的切換，錯(cuò)時(shí)在各傳感器單元激勵(lì)各不相同的時(shí)間反轉(zhuǎn)激勵(lì)信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)單通道的時(shí)間反轉(zhuǎn)導(dǎo)波檢測(cè)。此裝置及方法既提高了小缺陷的檢出能力，也降低了檢測(cè)成本，同時(shí)使檢測(cè)更具有靈活性，推進(jìn)了時(shí)間反轉(zhuǎn)導(dǎo)波檢測(cè)方法在實(shí)際檢測(cè)中的應(yīng)用。
文檔編號(hào)F17D5/02GK102095082SQ20101058395
公開(kāi)日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2010年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月13日
發(fā)明者鄧菲 申請(qǐng)人:上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院