本申請要求于2014年5月18日提交的、名稱為“System and Method of Measuring Defects in Ferromagnetic Materials”的美國臨時專利申請No.61/994,961的優(yōu)先權(quán)，該申請的全部內(nèi)容出于所有的目的在此以引用方式并入本文中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鐵磁材料中的缺陷檢測，更特別地，涉及使用磁力計進行的鐵磁材料中的缺陷檢測。

背景技術(shù)：

諸如鐵、鎳、鋼和其他材料的鐵磁材料用于制作諸如管、梁和遠洋船舶船體的許多物品。如本文中使用的，“鐵磁材料”既包括鐵磁體又包括鐵磁材料。在許多情況下，這些材料遭受侵蝕和/或腐蝕。如本文中使用的，侵蝕意指由于化學(xué)反應(yīng)(最常見地，氧化)導(dǎo)致的材料損失。如本文中使用的，腐蝕意指由于諸如磨損的機械處理導(dǎo)致的材料損失。例如，油或氣井中產(chǎn)生的沙會磨損從井中帶出油或氣體的管道的內(nèi)部。由于侵蝕和/或腐蝕導(dǎo)致的材料損失在本文中被統(tǒng)稱為“缺陷”。如本文中使用的，術(shù)語缺陷還包括諸如會在制造期間或隨后出現(xiàn)的裂縫、或空隙或夾雜外來物質(zhì)。如果被允許超過臨界點出現(xiàn)，則侵蝕或腐蝕會犧牲物品的結(jié)構(gòu)完整性，從而有可能導(dǎo)致諸如漏油、建筑物倒塌或沉船的災(zāi)難性故障。

為了嘗試檢測鐵磁材料和由鐵磁材料制成的物品中的缺陷，在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)使用了各種設(shè)備和方法。這些設(shè)備和方法中的一些需要進行去除熱絕緣和剝離抗蝕表面處理，以直接觸及鐵磁材料的表面。在一些情況下，必須將表面拋光，以創(chuàng)建與傳感器的原始界面或來自傳感器的波傳播。這些步驟是高成本、耗時的，常常累及熱絕緣和/或表面處理。

發(fā)明人已知的用于檢測鐵磁材料中缺陷的所有現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)備和方法涉及將能量引入材料中。例如，聲學(xué)傳感器將聲波發(fā)送到材料中并且測量返回的信號。導(dǎo)波和地形傳感器類似地將電磁波發(fā)送到材料中并且感測波的反射或傳送時間。用將能量賦予到正被測量的物品中的不同觀點，RohrbackCosasco Systems,Inc制作了品牌名為“Quicksand”的沙侵蝕檢測探針線。這些探針并不直接測量管等的腐蝕。替代地，這些探針是犧牲性的，因為它們檢測探針本身的部分的侵蝕?；谶@些探針的系統(tǒng)假定管和其他物品以大致與探針犧牲部分相同的速率腐蝕。此外，探針依賴于通過管的流體流動，因此需要能量以流體流的形式被引入管中。這些系統(tǒng)可只檢測管內(nèi)部的腐蝕。這些系統(tǒng)不可檢測別處的缺陷(諸如，管壁的內(nèi)部或管的外表面上)，它們也不可推斷傳感器就位之前由于腐蝕而導(dǎo)致的管狀況。

一些現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)備和方法涉及嘗試檢測鐵磁材料中的缺陷的磁力測定。例如，均屬于Valerian Goroshevskiy等人的美國專利No.8,542,127和No.8,447,532公開了使用逆磁致伸縮維拉里(Villari)效應(yīng)。逆磁致伸縮維拉里效應(yīng)涉及在施加機械應(yīng)力時材料磁化率的改變。如果管遭遇缺陷，則管在管材料承受機械應(yīng)力時(例如，當(dāng)管承受壓力時)的磁化率不同于當(dāng)管不承受機械應(yīng)力時的。Goroshevskiy的專利依賴于檢測隨管內(nèi)壓力改變的此磁化率改變。因此，能量必須以對管內(nèi)部施壓的形式引入管中。諸如管的一些物品一直未被使用，因此在會形成缺陷的時間段內(nèi)未被加壓。諸如船體或結(jié)構(gòu)元件的其他結(jié)構(gòu)本身并不適于已知加壓循環(huán)。然而，在沒有加壓的情況下，Goroshevskiy的設(shè)備和方法不可檢測這些缺陷。此外，Goroshevskiy只可確定沿著管長度的缺陷位置；Goroshevskiy不可確定圍繞管周緣的缺陷位置。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的實施例提供了一種檢測鐵磁材料中的缺陷的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括多個磁力計。所述多個磁力計圍繞所述鐵磁材料的表面設(shè)置。所述多個磁力計感測所述鐵磁材料產(chǎn)生的磁場。所述多個磁力計基于感測到的所述磁場，生成磁場數(shù)據(jù)。所述多個磁力計中的每個磁力計相對于所述鐵磁材料在位置上固定。所述系統(tǒng)還包括磁場映射器。所述磁場映射器從所述磁場數(shù)據(jù)生成二維圖的數(shù)據(jù)點。每個數(shù)據(jù)點對應(yīng)于所述鐵磁材料的表面上的各位置。每個數(shù)據(jù)點代表緊鄰所述位置的感測到的所述磁場的強度。此上下文中的“緊鄰”意指足夠接近，以致可在x和y兩個方向上(即，縱向沿著鐵磁材料和橫向跨過材料)確定缺陷的位置。在一些實施例中，緊鄰意指在大約5-10英寸內(nèi)。所述系統(tǒng)還包括圖案匹配器。所述圖案匹配器在所述圖中識別與所述磁場強度的預(yù)定義空間圖案相符的多個數(shù)據(jù)點。所述圖案匹配器輸出與所述多個數(shù)據(jù)點對應(yīng)的緊鄰所述鐵磁材料的表面的位置。輸出的所述位置是缺陷的位置。

所述系統(tǒng)還可包括缺陷尺寸估計器。所述缺陷尺寸估計器估計緊鄰所述鐵磁材料的表面的所述位置處的所述鐵磁材料中損失的材料的體積。損失體積估計是基于所述多個數(shù)據(jù)點中的數(shù)據(jù)所代表的特征的幅度。

所述缺陷尺寸估計器可基于所述多個數(shù)據(jù)點中的數(shù)據(jù)所代表的特征的兩個空間方向上的長度，估計損失的材料的面積。

所述缺陷尺寸估計器可基于估計的所述損失的材料的體積和所述多個數(shù)據(jù)點中的數(shù)據(jù)所代表的特征的兩個空間方向上的長度，估計所述損失的材料的深度。

所述系統(tǒng)還可包括：剩余磁場強度計算器。所述剩余磁場強度計算器確定遠離緊鄰所述鐵磁材料的表面的所述位置的位置處的所述鐵磁材料產(chǎn)生的磁場的幅度。所述磁場的幅度是基于所述圖的所述數(shù)據(jù)點中的至少一個。所述系統(tǒng)還可包括缺陷尺寸估計器。所述缺陷尺寸估計器估計緊鄰所述鐵磁材料的表面的所述位置處的所述鐵磁材料中損失的材料的體積。體積估計是根據(jù)所述多個數(shù)據(jù)點中的數(shù)據(jù)的幅度和遠離緊鄰所述鐵磁材料的表面的所述位置的位置處的所述鐵磁材料產(chǎn)生的磁場的幅度進行的。

所述缺陷尺寸估計器可基于所述多個數(shù)據(jù)點中的數(shù)據(jù)所代表的特征的兩個空間方向上的長度，估計損失的材料的面積。

所述缺陷尺寸估計器可基于估計的所述損失的材料的體積和所述多個數(shù)據(jù)點中的數(shù)據(jù)所代表的特征的兩個空間方向上的長度，估計所述損失的材料的深度。

所述多個磁力計中的每個磁力計可包括三個正交取向的磁力計。所述圖的每個數(shù)據(jù)點可代表所述三個正交方向中的每個上感測到的所述磁場的強度。所述圖案匹配器可針對所述三個正交方向中的每個，識別與磁場強度的預(yù)定義空間圖案相符的多個數(shù)據(jù)點和與所述多個數(shù)據(jù)點對應(yīng)的緊鄰所述鐵磁材料的表面的位置。所述圖案匹配器由此可識別緊鄰所述鐵磁材料的表面的三個位置。所述系統(tǒng)還可包括組合器。所述組合器從識別的所述三個位置計算緊鄰所述鐵磁材料的表面的精確位置并且輸出所述精確位置。

所述圖案匹配器可從所述圖的所述數(shù)據(jù)點計算多個空間導(dǎo)數(shù)值。所述圖案匹配器可從所述多個空間導(dǎo)數(shù)值中識別與磁場強度的所述預(yù)定義空間圖案相符的所述多個數(shù)據(jù)點。

與磁場強度的所述預(yù)定義空間圖案相符的所述多個數(shù)據(jù)點可對應(yīng)于由于侵蝕或腐蝕導(dǎo)致的一部分所述鐵磁材料的損失。

與磁場強度的所述預(yù)定義空間圖案相符的所述多個數(shù)據(jù)點對應(yīng)于所述鐵磁材料中的裂縫。

本發(fā)明的另一個實施例提供了一種檢測鐵磁材料中的缺陷的方法。所述方法包括感測所述鐵磁材料產(chǎn)生的磁場。從感測到的所述磁場生成二維圖的數(shù)據(jù)點。每個數(shù)據(jù)點對應(yīng)于所述鐵磁材料的表面上的各位置。每個數(shù)據(jù)點代表緊鄰所述位置的感測到的所述磁場的強度。在所述二維圖中，識別多個數(shù)據(jù)點，所述多個數(shù)據(jù)點與所述磁場強度的預(yù)定義空間圖案相符。輸出緊鄰所述鐵磁材料的表面的位置。所述位置對應(yīng)于所述多個數(shù)據(jù)點。所述位置對應(yīng)于缺陷。

感測所述磁場可包括圍繞所述鐵磁材料的表面設(shè)置多個磁力計。所述多個磁力計中的每個磁力計相對于所述鐵磁材料在位置上固定。

感測所述磁場可包括通過將所述至少一個磁力計相對于所述鐵磁材料移動，用至少一個磁力計對所述鐵磁材料進行物理掃描。

將所述至少一個磁力計相對于所述鐵磁材料移動可包括：沿著與所述鐵磁材料的軸基本上垂直取向的形狀，設(shè)置至少兩個磁力計的一維陣列。可將所述至少兩個磁力計的一維陣列沿著所述鐵磁材料的軸移動。

可選地，可估計緊鄰所述鐵磁材料的表面的所述位置處的所述鐵磁材料中損失的材料的體積。所述估計可基于所述多個數(shù)據(jù)點中的數(shù)據(jù)所代表的特征的幅度。

可選地，可基于所述圖的所述數(shù)據(jù)點中的至少一個，確定遠離緊鄰所述鐵磁材料的表面的所述位置的位置處的所述鐵磁材料產(chǎn)生的磁場的幅度?？筛鶕?jù)所述多個數(shù)據(jù)點中的數(shù)據(jù)的幅度和遠離緊鄰所述鐵磁材料的表面的所述位置的位置處的所述鐵磁材料產(chǎn)生的磁場的幅度，估計緊鄰所述鐵磁材料的表面的所述位置處的所述鐵磁材料中損失的材料的體積。

可選地，可基于所述多個數(shù)據(jù)點中的數(shù)據(jù)所代表的特征的兩個空間方向上的長度，估計所述損失的材料的面積。

可估計所述損失的材料的深度。所述估計可基于估計的所述損失的材料的體積和所述多個數(shù)據(jù)點中的數(shù)據(jù)所代表的特征的兩個空間方向上的長度。

感測所述磁場可包括用多個磁力計感測所述磁場、所述多個磁力計中的每個磁力計可包括三個正交取向的磁力計。生成所述數(shù)據(jù)點可包括生成所述數(shù)據(jù)點使得所述圖的每個數(shù)據(jù)點代表所述三個正交方向中的每個上感測到的所述磁場的強度。識別與所述預(yù)定義空間圖案相符的所述多個數(shù)據(jù)點可包括針對所述三個正交方向中的每個，識別與磁場強度的預(yù)定義空間圖案相符的多個數(shù)據(jù)點和與所述多個數(shù)據(jù)點對應(yīng)的緊鄰所述鐵磁材料的表面的位置，由此識別緊鄰所述鐵磁材料的表面的三個位置。另外，可從識別的所述三個位置計算緊鄰所述鐵磁材料的表面的精確位置。輸出所述位置可包括輸出所述精確位置。

可從所述圖的所述數(shù)據(jù)點計算多個空間導(dǎo)數(shù)值。識別與預(yù)定義空間圖案相符的所述多個數(shù)據(jù)點可包括從所述多個空間導(dǎo)數(shù)值中識別與磁場強度的所述預(yù)定義空間圖案相符的多個數(shù)據(jù)點。

識別與預(yù)定義空間圖案相符的所述多個數(shù)據(jù)點可包括識別與由于侵蝕或腐蝕導(dǎo)致的一部分所述鐵磁材料的損失對應(yīng)的多個數(shù)據(jù)點。

識別與預(yù)定義空間圖案相符的所述多個數(shù)據(jù)點可包括識別與所述鐵磁材料中的裂縫對應(yīng)的多個數(shù)據(jù)點。

本發(fā)明的另一個實施例提供了一種檢測鐵磁材料中的缺陷的計算機程序產(chǎn)品。所述計算機程序產(chǎn)品包括非暫態(tài)計算機可讀介質(zhì)。計算機可讀程序代碼被存儲在介質(zhì)上。所述計算機可讀程序代碼包括感測模塊、數(shù)據(jù)點生成器模塊、缺陷識別器模塊和缺陷位置輸出模塊。

所述感測模塊從圍繞所述鐵磁材料的表面設(shè)置的多個磁力計接收磁場數(shù)據(jù)。所述多個磁力計感測所述鐵磁材料產(chǎn)生的磁場。所述多個磁力計還生成所述磁場數(shù)據(jù)。所述磁場數(shù)據(jù)是基于感測到的所述磁場。所述多個磁力計中的每個磁力計相對于所述鐵磁材料在位置上固定。

數(shù)據(jù)點生成器模塊從感測的所述磁場生成二維圖的數(shù)據(jù)點。每個數(shù)據(jù)點對應(yīng)于所述鐵磁材料的表面上的各位置。每個數(shù)據(jù)點代表緊鄰所述位置的感測到的所述磁場的強度。

所述缺陷識別器模塊在所述二維圖中識別與所述磁場強度的預(yù)定義空間圖案相符的多個數(shù)據(jù)點。所述缺陷位置輸出模塊輸出與所述多個數(shù)據(jù)點對應(yīng)的緊鄰所述鐵磁材料的表面的位置。

附圖說明

將參照下面的具體實施例結(jié)合附圖更充分地理解本發(fā)明，其中：

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中已知的假定管的透視圖和管的一部分的剖視圖。

圖2是現(xiàn)有技術(shù)中已知的假定彎曲管的透視圖。

圖3示意性示出現(xiàn)有技術(shù)中已知的假定磁偶極所產(chǎn)生的磁場。

圖4包含磁力計沿著圖3中的線沿著三個軸感測的假定示例性磁場強度Bx、By和Bz的曲線圖。

圖5示意性示出現(xiàn)有技術(shù)中已知的鐵磁材料的假定板。

圖6示意性示出根據(jù)本發(fā)明的實施例理解的作為許多對準(zhǔn)的小磁偶極的圖5的板。

圖7示意性示出其表面中有缺陷的圖5的板。

圖8示意性示出現(xiàn)有技術(shù)中已知的假定管，示出其制造中的螺旋厚度人工痕跡。

圖9示意性示出現(xiàn)有技術(shù)中已知的在概念上切割并且展開之后的圖8的管。

圖10包含根據(jù)本發(fā)明的實施例的關(guān)于其外表面中具有缺陷的實際管的磁場的一個分量的曲線圖。

圖11是根據(jù)本發(fā)明的實施例的磁力傳感器單元的側(cè)視圖。

圖12示意性示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的附接到管的磁力傳感器單元的集合。

圖13示意性示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的附接到管的磁力傳感器單元的集合。

圖14是根據(jù)本發(fā)明的實施例的圍繞管周緣設(shè)置的磁力傳感器陣列的示意性透視圖。

圖15是根據(jù)本發(fā)明的實施例的諸如圖14的磁力傳感器陣列的每個元件中的承載磁力計的一對電路板的示意性透視圖。

圖16是根據(jù)本發(fā)明的實施例的圍繞管設(shè)置的磁力傳感器的環(huán)的示意性透視圖。

圖17和圖18包括根據(jù)本發(fā)明的實施例的沿著實際管的兩個相應(yīng)維度的磁力數(shù)據(jù)的曲線圖。

圖19和圖20包含根據(jù)本發(fā)明的實施例的分別用圖17和圖18的圖線計算出的導(dǎo)數(shù)的圖線。

圖21是根據(jù)本發(fā)明的實施例的都具有相同直徑但具有不同深度的三個模擬缺陷的磁場強度的曲線圖。

圖22是根據(jù)本發(fā)明的實施例的都具有相同深度但具有不同直徑的三個模擬缺陷的磁場強度的曲線圖。

圖23是根據(jù)本發(fā)明的實施例的緊鄰管中的缺陷的沿著x軸的磁場強度的曲線圖。

圖24是根據(jù)本發(fā)明的實施例的緊鄰管中的缺陷的沿著z軸的磁場強度的曲線圖。

圖25是根據(jù)本發(fā)明的實施例的歸一化之后的圖23的磁場強度的曲線圖。

圖26是根據(jù)本發(fā)明的實施例的管和檢測器和管中缺陷之間的相隔距離(standoff)的示意性透視圖。

圖27是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的來自管內(nèi)部的缺陷的信號強度和來自管外部的缺陷的信號強度的差異的曲線圖。

圖28是根據(jù)本發(fā)明的實施例的根據(jù)時間分析的減法結(jié)果的表面圖線，示出磁場的一個軸。

圖29和圖30是根據(jù)本發(fā)明的各個實施例的用于實現(xiàn)對物品的物理掃描的設(shè)備的示意性透視圖。

圖31是根據(jù)本發(fā)明的實施例的與基站無線通信的遠程磁力傳感器的示意性框圖。

具體實施方式

本發(fā)明的實施例在不需要將能量引入材料中并且不必去除對材料或物品的熱絕緣、表面處理等的情況下能夠檢測含鐵磁材料的物品中的缺陷。物品中的鐵磁材料產(chǎn)生磁場。本發(fā)明的實施例通過分析物品磁場來檢測和表征物品中的缺陷，以找到磁場中的與物品的非缺陷部分產(chǎn)生的剩余磁場在特性方式方面不同的部分。磁場中的在特性方式方面不同的部分對應(yīng)于缺陷的位置。剩余磁場對應(yīng)于物品中遠離缺陷的部分。缺陷表征可包括由于每個缺陷和/或每個缺陷的寬度和/或深度而導(dǎo)致的材料損失的體積。任何磁力的方法面臨的挑戰(zhàn)是，物品的本征剩余磁場通常是非均勻的，反映了整個物品上的材料和制造有所不同。這些方法的關(guān)鍵挑戰(zhàn)是將缺陷的磁性“標(biāo)記(signature)”與物品剩余場中本征的“噪聲”分開。

概況

在一些實施例中，磁力傳感器的二維陣列平行于待分析物品的外表面設(shè)置。磁力傳感器的陣列收集能夠創(chuàng)建磁力數(shù)據(jù)的二維圖(磁場圖)的數(shù)據(jù)。在此上下文中，纏繞圓形橫截面管或其他非平面物品的磁力傳感器的“墊”被視為是二維的。

在一些實施例中，通過磁力傳感器的一維陣列沿著一個維度對物品進行物理掃描，由此創(chuàng)建磁力數(shù)據(jù)的二維圖。在一些實施例中，通過單個磁力傳感器或一小組磁力傳感器沿著不止一個維度對物品進行柵格、盤旋或其他方式的掃描，以創(chuàng)建磁力數(shù)據(jù)的二維圖。

物品中的鐵磁材料產(chǎn)生磁場。磁場是用強度和方向二者表征的矢量的量。磁力數(shù)據(jù)的圖(磁場圖)代表物品表面上方的許多點中的每個處的磁場強度。磁場圖可指示三維磁場強度矢量的一個、兩個或三個分量。

在一些實施例中，實質(zhì)上，針對若干預(yù)定義圖案(形狀)中的任一個進行磁力數(shù)據(jù)的搜索。其中磁場強度或三維磁場的任一個分量在空間上根據(jù)預(yù)定義圖案中的一個而變化的區(qū)域?qū)?yīng)于缺陷位置。根據(jù)這些預(yù)定義圖案中的一個，沿著直線，磁場開始于剩余水平，然后相對于剩余，強度增至峰值，然后強度減至低于剩余的谷，然后返回剩余水平，有點類似于正弦曲線的一個周期的形狀。

根據(jù)這些預(yù)定義圖案中的另一個，沿著直線，磁場開始于剩余水平，然后相對于剩余，強度增至峰值，然后強度減至低于剩余的谷，然后強度相對于剩余增至第二個峰，然后返回剩余水平，有點類似于余弦曲線的一個半的周期的形狀。

如所述的，剩余磁場對應(yīng)于物品遠離任何缺陷的部分。然而，由于物品不是完美均勻的，會掩蓋缺陷標(biāo)記的存在，導(dǎo)致剩余場具有許多特征。通過搜索缺陷標(biāo)記的磁場測量，可識別相比于剩余中的非缺陷特征的缺陷的位置。我們將這種類型的分析稱為“空間分析”，在該分析中，將一個或多個缺陷的磁場與剩余區(qū)分開，以此作為檢測缺陷的手段。

在一些實施例中，當(dāng)物品嶄新時或者在某個其他參考時間點，捕獲物品的磁力數(shù)據(jù)。保存磁力數(shù)據(jù)，然后在之后，再對物品的同一部分捕獲磁力數(shù)據(jù)，并且將兩個數(shù)據(jù)集進行比較。這兩個數(shù)據(jù)集之間的差異代表候選缺陷。我們將這種類型的分析稱為“時間分析”，在該分析中，在不同時間捕獲數(shù)據(jù)集以確定數(shù)據(jù)集之間的差異。隨后，可針對缺陷標(biāo)記分析候選缺陷，如空間分析中一樣。

在一些實施例中，將磁力傳感器的多個陣列附接到待分析物品并且在物品的基本整個壽命內(nèi)或在另一個延長時間段內(nèi)保持附接到物品。每個這樣的陣列附接到物品上的分立位置。每個陣列可包括提供用于操作陣列的電功率的能量采集器。陣列可通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)進行互連。網(wǎng)絡(luò)可采用消息傳送協(xié)議、路由算法、時鐘管理和在消耗極少功率(即，能夠由能量采集器供電)的同時使包括數(shù)百節(jié)點的線性網(wǎng)絡(luò)能夠以超過10跳進行操作的其他方面。

磁力傳感器的陣列借助網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)發(fā)送到基站，分析數(shù)據(jù)以檢測缺陷?；究陕?lián)接到分布式控制系統(tǒng)、工廠管理系統(tǒng)或另一個外部系統(tǒng)。外部系統(tǒng)可就缺陷詢問基站或者命令基站啟動缺陷檢測?？蛇x地或可替代地，基站可在外部系統(tǒng)不詢問的情況下，將缺陷告知外部系統(tǒng)。類似地，如果基站檢測到缺陷，則它可發(fā)出警報(諸如，點亮燈，使喇叭鳴響，發(fā)送電子郵件消息或發(fā)起電話呼叫并且播放預(yù)先錄制的或語音合成的消息)。

如所述的，可將磁力傳感器的陣列固定到物品以收集磁力數(shù)據(jù)，或者可通過將磁力傳感器相對于物品移動對物品進行物理掃描來收集磁力數(shù)據(jù)。在任一種情況下，可在時間上或空間上分析磁力數(shù)據(jù)，以檢測缺陷。

缺陷

如所述的，缺陷可能是由于侵蝕和/或腐蝕導(dǎo)致的材料損失。在本文中在管的背景下描述示例和實施例。然而，這些實施例和示例應(yīng)用于諸如平板、船體、儲罐/容器、梁、柱等其他類型的物品。

圖1是假定管100和管100的橫截面(剖面A-A)的示意性圖示。幾乎任一個管都遭受出現(xiàn)由于管外表面上的侵蝕或腐蝕(例如，由于酸雨、化學(xué)溢出物或偶發(fā)或惡意的物理損害)導(dǎo)致的缺陷(如102例示的)。大部分管也遭受在管內(nèi)表面上出現(xiàn)缺陷，如104、106和108例示的。例如，在油或氣井中產(chǎn)生的沙通常沿著管的底部傳送，因此可磨損管的底部，如104例示的。管內(nèi)壁的管內(nèi)液體的頂表面碰到管內(nèi)壁的區(qū)域(如106和108例示的)是侵蝕的常見位置。管也有可能在管壁厚度內(nèi)出現(xiàn)缺陷，如110例示的。

在管200中彎曲的內(nèi)部和略靠下游，在圖2中的虛線202所指示的位置處，常常發(fā)生腐蝕。由于流動方向改變導(dǎo)致的湍流形成侵蝕的候選部位。箭頭指示管200內(nèi)的流動方向。管道(未示出)中的擴大處和收縮處不僅形成腐蝕的可能部位，而且還往往會在下游形成湍流，因此往往會造成與湍流區(qū)域相鄰的缺陷。

磁力計和缺陷檢測

圖3示意性示出假定磁偶極300產(chǎn)生的磁場。用線302例示的磁場線代表磁場。磁偶極300位于平面304中，并且為簡便起見，只示出平面304中的磁場線300。

矢量磁力計測量磁場的矢量分量。也就是說，矢量磁力計測量沿著磁力計的軸引導(dǎo)的磁場的強度。三軸磁力計306測量沿著三個軸X、Y和Z的磁場強度。如果磁力計306沿著平行于磁偶極302的線308平移，則磁力計306感測沿著線308的變化磁場。例如，X軸傳感器感測各種磁場強度，這些磁場強度代表用箭頭A、B、C、D、E、F、G和F所代表的磁矢量的X分量。圖4包含磁力計306沿著線308沿著三個軸感測的假定示例性磁場強度Bx、By和Bz的曲線圖。注意的是，Bx曲線圖類似于余弦曲線并且Bz曲線圖類似于正弦曲線。這些形狀是分立的磁偶極附近的磁場的特征。

圖5示意性示出鐵磁材料500的假定板。板500可被認為由用磁偶極602和604例示的許多對準(zhǔn)的小磁偶極構(gòu)成，如圖6中示意性示出的。磁場線從每個小磁偶極延伸到其前后鄰近物(大部分是直線)，并且磁場線在板500的端部502和504退出板500，基本上如圖3中所示。磁場線中有幾條或沒有一條通過板500的頂部、底部或側(cè)面退出板500。

然而，如果板遭遇缺陷，則有一些材料損失，如圖7中用塊702的表面中的缺陷700例示的。因此，損失了小磁偶極(諸如，磁偶極602或604)中的一個或多個，剩余磁偶極的所得不對稱布置導(dǎo)致一些磁場線通過塊702的頂部、底部和/或側(cè)面退出塊。因此，缺陷的標(biāo)記(即，鐵磁材料的損失體積)可被認為大致等于相反地取向的磁偶極的體積。即使只損失了內(nèi)部(即，非表面)磁偶極，剩余磁偶極的所得不對稱布置也導(dǎo)致一些磁場線通過塊702的頂部、底部和/或側(cè)面退出塊。

損失的磁偶極附近的局部磁場類似于以上相對于圖3和圖4描述的磁場。因此，可通過定位板702產(chǎn)生的磁場中的形狀與圖4中的Bx或By曲線圖的形狀類似的部分來找到缺陷位置。因此，可使用Bx和By曲線圖的一般形狀作為缺陷的磁性標(biāo)記。

管缺陷檢測

按各種方式制造管。每種方法都遺留了組分、厚度、溫度歷史或某種其他人工痕跡方面的非均勻特征。這些全部都有可能造成物品的本征、剩余磁場不平穩(wěn)，而是具有一定大小和復(fù)雜度的特征，使得無法直截了當(dāng)?shù)卣业饺毕莸臉?biāo)記。管中常見的制造人工痕跡是沿著管長度的厚度的盤旋(螺旋)圖案。圖8示意性示出管800，示出其制造中的螺旋厚度人工痕跡802。在概念上，管800可被沿著平行于其縱軸的線804進行切割，然后展開成平板900，如圖9中示意性示出的?？扇缫陨舷鄬τ趫D3至圖7描述的，分析該板900。

圖10包含圍繞實際4.5英寸(114.3mm)直徑管的磁場的x分量的曲線圖，該管在其外表面上具有1英寸×1英寸×0.06英寸(25.4mm×25.4mm×1.5mm)的缺陷。該曲線是變形表面1000的代表。表面1000與管的縱軸1002的徑向距離指示磁場的x分量的強度。

管的制造處理在磁場中遺留了人工痕跡。圖10中明顯看到由于制造處理導(dǎo)致的磁場中經(jīng)常觀察到的螺旋圖案，特征802(圖8和圖9)，其中，磁場強度的脊在空間上對應(yīng)于螺旋制造特征，如螺旋虛線1004所指示的。

另外，在圖10中明顯看到磁場強度中的峰1006。此外，如虛線1008所指示的，緊鄰峰1006的表面的形狀近似于圖4中的By曲線的形狀，因此是缺陷的特征。

可使用關(guān)于管的磁場的y分量和磁場的z分量來執(zhí)行類似分析。通過這三個分析而找到的缺陷相關(guān)位置比只分析磁場的一個分量更準(zhǔn)確地提供了缺陷位置。

傳感器陣列

圖11示意性示出本發(fā)明的一個實施例。在這個實施例中，磁力傳感器單元1100捆繞管1102。磁力傳感器單元1100包括鉸接在一起的兩個半圓形部分(半殼)。鉸鏈位于磁力傳感器單元1100的背面上，因此在圖11中是不可見的?？舍尫砰V鎖1104將兩個半殼彼此進行機械固定，由此將磁力傳感器單元1100夾住管1102。閂鎖1104將磁力傳感器單元1100充分緊固于管1102，以防止響應(yīng)于正常使用時(諸如，在工業(yè)安裝中)預(yù)期遭受的力，磁力傳感器單元1100繞著管1102旋轉(zhuǎn)或者磁力傳感器單元1100沿著管1102平移。閂鎖1104可被鎖上，以防止未經(jīng)授權(quán)地取下或篡改磁力傳感器單元1100。磁力傳感器單元1100可被構(gòu)造成滿足關(guān)于防爆保護以及防風(fēng)雨的ATEX/UL指導(dǎo)性標(biāo)準(zhǔn)。

有利地，由于磁力傳感器單元1100不需要接觸正被測量的物品，因此磁力傳感器單元1100可附接到管1102，處于諸如熱絕緣或管表面處理的任何現(xiàn)有的管覆蓋件上方，而不去除管覆蓋件。如有需要，可在安裝好的磁力傳感器單元1100上方施用附加的熱絕緣或其他覆蓋件。

在圖11中去除了所示出的磁力傳感器單元1100的外殼的部分1105，露出磁力傳感器的陣列1106。陣列1106中的每個磁力傳感器可以是三軸磁力計。如可通過外殼中的開口1105看到的，磁力傳感器1106成環(huán)地圍繞管1102設(shè)置。每個環(huán)包括圍繞環(huán)均勻分隔開的多個磁力傳感器。這些內(nèi)部環(huán)以規(guī)則間隔沿著管1102縱向分隔開，從而基本上創(chuàng)建平行于管1102的外表面并且與管1102分隔固定距離(可能，零)設(shè)置的磁力傳感器的規(guī)則二維陣列。核心電路板1108包括天線1110和控制磁力傳感器1106的電路，從磁力傳感器1106收集數(shù)據(jù)并且借助無線通信網(wǎng)絡(luò)與其他磁力傳感器單元和/或基站(未示出)進行通信的電路。

能量收集器1112的集合用管1102和周圍環(huán)境之間的溫度差來發(fā)電?？蛇x地或可替代地，能量收集器1112可包括光伏電池和/或任何其他合適的能量采集技術(shù)。可選地或可替代地，如果需要功率并且壽命使得其是可行的代用品，則可使用帶有或不帶有能量采集器的主電池?？砂稍俪潆婋姵?114來儲存所采集的能量，直到核心電路板1108需要該能量。能量收集器1112可布置成環(huán)，如所示出的。

可選擇磁力計1106的間隔，以實現(xiàn)所期望的磁力計的密度(諸如，大約0.3英寸(7.6mm)磁力計間的間隔，即，相鄰三軸磁力計傳感器之間的間隔)?？苫诖龣z測的最小尺寸缺陷來選擇磁力計間的間隔。應(yīng)該選擇磁力計間的間隔，使得足夠數(shù)量的三軸磁力計傳感器跨越待檢測的最小缺陷，以能夠檢測磁場圖中的缺陷的標(biāo)記的形狀。

圖12示意性示出附接到管1102的磁力傳感器單元1200的集合。如圖12中所示，若干磁力傳感器單元1200可沿著管1202的長度的全部或部分被壓緊。在這個實施例中，用能量采集器環(huán)1204、1206和1206例示的每個能量采集器環(huán)為兩個磁力傳感器單元(能量采集器環(huán)的每側(cè)一個)供電。如圖13中示意性示出的，磁力傳感器單元1300的集合可附接到管1302并且沿著管1302彼此分隔開。

圖14是根據(jù)另一個實施例的磁力傳感器陣列1400的近視圖。在這個實施例中，磁力傳感器的陣列1400圍繞管1402周緣或部分地設(shè)置，如圖11至圖13中一樣。陣列1400包括用陣列模塊1404、1406和1408例示的若干陣列模塊。然而，為了清晰起見，在圖14中只示出八個陣列模塊。每個陣列模塊1404-1408可以可拆卸地附接到一對周緣安裝環(huán)1410和1412?？蛇x地或可替代地，模塊陣列1404-1408可被封裝在保護殼體內(nèi)部，如相對于圖11至圖13討論的。在一些實施例中，附加的陣列模塊附接到安裝環(huán)1410和1412，所以管1402被陣列模塊環(huán)繞。然而，在其他實施例中，陣列模塊1404-1408可只覆蓋管1402的周緣的一部分。在一些實施例中，陣列模塊1404-1408可借助可拆卸的電插塞加以附接，電插塞有助于現(xiàn)場更換陣列模塊1404-1408。在一些實施例中，陣列模塊1404-1408是可熱插拔的。

陣列1400可由能量采集器1414進行供電并且可包括核心電路板1416。陣列1400包括無線收發(fā)器和天線(未示出)。

在一些實施例中，每個陣列模塊1404-1408包括一對電路板1500和1502，如圖15中所示。這對電路板1500和1502中的每個電路板包括一行用磁力計1504、1506和1508例示的三軸磁力計。在一些實施例中，每個電路板包括16個三軸磁力計1504-1508。

陣列模塊1500-1502內(nèi)部的每個磁力傳感器1504-1508都包括三個磁力計(等同地，三軸磁力計傳感器)。三個磁力計可相互正交地取向，或者它們可根據(jù)某種其他已知布置進行取向。這里，磁力計取向是指磁力計的主靈敏度的軸。在一些實施例中，每個陣列模塊1404-1408(圖14)包括三軸磁力計傳感器的陣列(諸如，16×1陣列(如圖15中一樣)或16×16陣列)。

用于定位缺陷的標(biāo)記的圖案匹配

如所述的，在一些實施例中，針對指示缺陷的若干預(yù)定義空間圖案(標(biāo)記)中的任一個，搜索磁力數(shù)據(jù)。這些圖案可以是正弦曲線，并且正弦的長度(波長)可與缺陷的尺寸成比例。從這個意義上講，正弦的波長通常是事先未知的。如上所述，磁力傳感器的環(huán)1600圍繞管1602的周緣設(shè)置，從而創(chuàng)建平行于管1602的外表面設(shè)置的磁力傳感器的規(guī)則二維陣列，如圖16中示意性示出的。磁力傳感器的這個陣列生成磁力數(shù)據(jù)。圖17包括來自實際管的這樣的磁力數(shù)據(jù)的曲線圖。圖17中的數(shù)據(jù)繪制由x取向的磁力計(即，沿著管長度)檢測到的磁場強度分量。圖18繪制由z取向的磁力計(即，正交于(或幾乎正交于)管表面)檢測到的磁場強度分量。曲線圖(未示出)繪制由y取向的磁力計(即，垂直于x取向和y取向的磁力計)檢測到的磁場強度分量。

(傳感器單元1100內(nèi)的)每個磁力傳感器(圖11)圍繞環(huán)1600以用1604(圖16)例示的給定角度位置(“時鐘位置”)加以設(shè)置。在圖17和圖18的生成數(shù)據(jù)的實施例中，每個環(huán)包括18個磁力傳感器。然而，可使用其他數(shù)量的傳感器。用線1700、1702和1704例示的各基本上水平線代表來自圍繞管的分立角度位置處的x分量感測磁力計的數(shù)據(jù)。因此，垂直軸代表圍繞管的角度位置。水平軸代表沿著管長度的距離。因此，沿著每個線1700-1704的點代表沿著管長度的磁場強度。類似地，圖18示出搭配圖17中的數(shù)據(jù)的位置處的磁場的z分量。由于管制造過程導(dǎo)致的磁場的螺旋變化是明顯的，如在1710、1712、1800和1802處指示的。在1714、1716、1804和1806處存在缺陷的標(biāo)記。以下描述如何檢測到這個缺陷。

從磁力計收集的數(shù)據(jù)需要經(jīng)過處理，使得它沿著管并且圍繞管在空間維度上是連續(xù)可辨的。使用標(biāo)準(zhǔn)方法來填充傳感器數(shù)據(jù)中的間隙并且平滑且插值數(shù)據(jù)，使得可計算空間偏導(dǎo)數(shù)。

沿著圖17中的圖線中的每個線1700-1704，類似地，沿著其他兩個分量方向上的每個線(諸如，示出磁場矢量分量中的又一個的圖18)，計算空間導(dǎo)數(shù)(斜率或變化速率)。圖19和圖20分別是用圖17和圖18計算的導(dǎo)數(shù)的圖線。計算導(dǎo)數(shù)的動機是，在缺陷的磁性標(biāo)記和剩余磁場的大小類似的同時，缺陷往往是較小的范圍并且具有較陡的起伏。因此，導(dǎo)數(shù)往往會放大這個較高頻行為，并且相比于剩余場的導(dǎo)數(shù)的特征，缺陷的幅度和波長二者都是突出的。如可在圖20中看到的，例如痕跡中的大部分具有適度幅度(進而磁場信號中的適度斜率)。這些是非缺陷區(qū)域中的痕跡。圖20中心處的淺灰色痕跡2000是與缺陷交叉的兩個痕跡。在這個導(dǎo)數(shù)圖線中看到，從非缺陷(剩余)區(qū)域中，這些痕跡的幅度突出，從而提供用于使檢測算法運行的附加信息。

自動圖案匹配器搜索所得導(dǎo)數(shù)中的匹配若干正弦或余弦模板中的一個的部分。每個模板對應(yīng)于不同空間波長。使用許多模板，因為如所述的，缺陷的空間范圍進而缺陷的正弦和余弦的空間波長是事先未知的。使用波長與磁場數(shù)據(jù)的相關(guān)性最強的模板進行缺陷的檢測和表征。

即，針對磁場的x、y和z分量進行的三個單獨分析中查明的缺陷位置被合并，以產(chǎn)生最終檢測位置和置信度。

缺陷表征

一旦已經(jīng)找到缺陷位置，就可依據(jù)體積(材料損失的量)和表面范圍(管的表面處或平行于管的表面，如果缺陷在管內(nèi)部的話)來表征缺陷。在一些情況下，做出關(guān)于缺陷的一般形狀的假定。例如，可假定缺陷在管的表面上是基本上圓形或橢圓形的或者具有某種垂直剖面。用這些種類的假設(shè)，可逼近缺陷的面積和深度。

所測得磁場的z分量正交于正被測量的鐵磁材料的表面，如針對管在圖21中示出的。磁場的z分量的幅度與由于缺陷導(dǎo)致的鐵磁材料損失的量成比例。因此，對于具有相同直徑的缺陷，磁場的z分量也與缺陷的深度成比例。圖21中的曲線圖代表三個模擬缺陷，這些缺陷在管的表面處都具有相同直徑(管壁厚度的四倍)。曲線2100代表其深度是管壁厚度的30％的缺陷。曲線2102代表其深度是管壁厚度的15％的缺陷。曲線2104代表其深度是管壁厚度的7％的缺陷。如可在曲線圖中看到的，磁場的z分量的幅度與缺陷的深度相關(guān)。z分量的幅度進一步與材料損失體積成比例，并且針對生長的缺陷的典型形狀的假設(shè)集合，可推導(dǎo)缺陷的深度?？稍谌窟@三個磁場軸上看到這個結(jié)果。因此，在給定磁場分量幅度的情況下，若假定已知材料的極化，可確定缺陷量，如以下進一步描述的。這個信息與缺陷面積和深度剖面的組合允許確定大致缺陷深度。

然而，對于給定的缺陷深度，磁場的任一分量的幅度隨著缺陷表面積的增大而增大。這是將預(yù)期到的，因為信號的幅度與缺陷的體積成比例，并且隨著表面積增大，對于指定深度，缺陷的體積也增大。在圖22中，曲線圖代表針對都具有相同深度(管壁厚度的15％)的三個模擬缺陷的磁場的z分量。曲線2200代表其直徑是2英寸(50.8mm)的缺陷。曲線2202代表其直徑是1英寸(25.4mm)的缺陷。曲線2204代表其直徑是0.5英寸(12.7mm)的缺陷。如可明白的，當(dāng)缺陷深度恒定時，磁場的z分量的幅度隨著由于缺陷的體積增大而導(dǎo)致的缺陷表面積而增大。然而，增大遵循用2206示出的可預(yù)測曲線(因為它代表體積)。因此，該增大可以是用數(shù)學(xué)模型加以解釋。被指示為“范圍”2208的曲線中的谷到曲線中的峰的距離與沿著創(chuàng)建圖線的磁力計的方向的缺陷的范圍成比例。

缺陷信號的強度與材料損失體積和材料磁化水平二者成比例。因此，確定管磁化可用于確定材料損失的量，因此可用于表征缺陷的面積和深度。確定磁場不應(yīng)該在缺陷部位進行，而是應(yīng)該在附近的非缺陷部位進行。局部“剩余”管磁化的這種測量能夠?qū)⑷毕菪盘枤w一化，由此有效校準(zhǔn)缺陷體積和深度計算。通過如上所述定位缺陷，缺陷檢測系統(tǒng)測量管的剩余磁化水平，即，不包括缺陷的區(qū)域中的其磁化水平。

圖23是緊鄰管中缺陷的沿著x軸(縱向沿著管)的磁場強度的曲線圖。這三個圖線都代表相同的管缺陷，并且這三個圖線表示缺陷的標(biāo)記。然而，在收集每個圖線的數(shù)據(jù)之前，管被磁化成不同程度。至于圖線2300，用以690A/m(安培/米)的強度操作的線圈進行管磁化。至于圖線2302，以460A/m進行管磁化。至于圖線2304，以230A/m進行管磁化。如從圖線中可看到的，缺陷信號與管磁化直接成比例地增大。

在圖24中，用曲線圖示出用于測量管中的局部剩余場的強度的一個實施例。至于具有泄漏路徑(常常是由于它們因制造處理而造成的不均勻)的管，z磁場(相對于管的中軸的徑向)具有沿著水管長度的斜率。該斜率與磁場強度成比例。圖24中的傾斜痕跡對應(yīng)于圖23中示出的磁化情況，其中，最小斜率對應(yīng)于230A/m情況并且最大斜率對應(yīng)于690A/m情況。在這些狀況下，磁場的z分量提供了管中的剩余磁場強度的獨立度量。

圖23的圖線已經(jīng)根據(jù)剩余磁化水平被歸一化，從而產(chǎn)生圖25中的圖線，這些圖線被編號以對應(yīng)于圖23中的圖線。如通過比較圖23和圖25而看到的，可通過根據(jù)管的剩余磁化水平進行歸一化，使信號幅度主要獨立于管磁化水平。以此方式，通過之后的深度計算，可將磁性測量幅度轉(zhuǎn)換成體積和面積。

料想到確定管的剩余磁化水平的其他方法。例如，當(dāng)安裝管時，可將管磁化成已知水平，或者可將管磁化成任意水平并且可測量磁化水平。在任一種情況下，該磁化水平可被存儲在當(dāng)已經(jīng)檢測到缺陷并且期望體積和深度信息時由基站隨后可訪問并且使用的存儲器中。可選地或可替代地，即使沒有存儲關(guān)于管的前一磁化水平的信息，一旦已經(jīng)檢測到缺陷，也可使用磁力傳感器，以使用以上斜率方法或其他獨立測量方法來測量遠離檢測到的所有缺陷的一個或多個區(qū)域中的管的剩余磁化。

如本文中使用的，“相隔距離(standoff)”意指缺陷和磁力計之間的距離，如圖26中示意性示出的。理論和測試表明，當(dāng)緊鄰磁偶極時，信號強度根據(jù)平方反比定律而下降。如果傳感器具有距離與偶極子的特征長度近似的相隔距離，則偶極子表現(xiàn)為兩個獨立的極子，并且信號強度如平方反比地下降。隨著相隔距離增大，偶極子的范圍表現(xiàn)為變小，變成點源。在這些條件下，理論和測試表明，信號強度根據(jù)立方反比定律而下降。因此，隨著相隔距離移動超出缺陷尺寸，小缺陷具有更大的信號損失，而大缺陷針對較大相隔距離，持續(xù)“享有”其信號的平方反比劣化。例如，對于1英寸(25.4mm)方形缺陷，當(dāng)相隔距離從0.25英寸(6.4mm)增至2.25英寸(51.2mm)時，信號損失大于大約一個數(shù)量級。剩余管磁化特征，由于它們較大的空間范圍，而使強度更緩慢地下降。但是，本文中描述的設(shè)備和方法可靠地檢測預(yù)期在傳統(tǒng)管中發(fā)現(xiàn)的缺陷(諸如，油和氣管道、精煉廠中的缺陷)。

管壁厚度內(nèi)或內(nèi)壁上的缺陷必須比管外壁上的缺陷更遠離磁力計。然而，模擬和測試只指示來自內(nèi)部缺陷對外部缺陷的少量信號損失，如圖27中的圖線所指示的。信號幅度的減小中的很多是由于與外部缺陷相反的內(nèi)部缺陷中固有的較大相隔距離。圖線2700是針對外部缺陷，圖線2702是針對內(nèi)部缺陷。

如之前討論中已經(jīng)表明的，檢測到的信號中的許多參數(shù)具有多個獨立源。當(dāng)執(zhí)行缺陷的檢測和表征時，應(yīng)該理解并且管理這些獨立性。關(guān)系是傳感器間隔的關(guān)系。如圖14和圖15中隱含的，磁力傳感器(磁力計)的緊密間隔是所關(guān)注的。磁力計的間隔涉及如何可檢測和表征小的缺陷(如沿著表面測量的)。由于檢測方法依賴于找到與正弦和余弦波的相關(guān)性，因此沿著正弦波必須有充足量的磁力計來確定它確實是正弦波。實際上，可使用間隔開0.3英寸至0.4英寸(7.6至10.2mm)的傳感器來檢測在相隔距離近時的大約1英寸(25.4mm)缺陷。隨著相隔距離增大或表面尺寸減小，可靠檢測缺陷的能力下降，而錯過的缺陷或故障警報的可能性增大。

時間缺陷檢測

如所述的，在本發(fā)明的一些實施例中，不同于搜索針對缺陷的標(biāo)記的磁力數(shù)據(jù)，將不同時間收集到的兩個數(shù)據(jù)集進行比較，以檢測缺陷。例如，當(dāng)物品嶄新時或者在某個其他參考時間點，收集一個數(shù)據(jù)集。隨后，收集第二數(shù)據(jù)集。這兩個數(shù)據(jù)集在空間上相關(guān)，然后從第一數(shù)據(jù)集中的空間對應(yīng)磁場強度中減去第二數(shù)據(jù)集中的磁場強度。針對每個軸，執(zhí)行這些減法。圖28是此減法結(jié)果的表面圖線，示出磁場的x軸。缺陷標(biāo)記是清楚可見的，如用虛線2800所強調(diào)的。線2800的形狀近似于圖4中的By曲線的形狀，因此是缺陷的特征。實際上，通過空間分析的基礎(chǔ)方法遵循此時間減法來找到缺陷—擬合正弦和余弦波中的一個以確認剩余信號是缺陷的標(biāo)記。如上所述，相對于空間缺陷檢測，可組合關(guān)于三個軸中的每個中檢測到的缺陷的空間信息，以生成更準(zhǔn)確的缺陷檢測信息。可在此時間方法之后，應(yīng)用以上用于表征缺陷(體積，面積和深度)的方法。

物理掃描物品的缺陷

如所述的，可通過圍繞物品設(shè)置的磁力傳感器的固定集合來得到關(guān)于物品的磁力數(shù)據(jù)?？蛇x地或可替代地，可用比原本在不進行掃描的情況下得到磁力數(shù)據(jù)所必須的小的磁力傳感器集合對物品進行物理掃描。可沿著物品的縱軸或者沿著任何其他合適方向?qū)ξ锲愤M行掃描。圖29是物理掃描儀2900的透視圖示?？捎蓲呙鑳x2900掃描諸如管的物品2902。通過一個、兩個、三個自由度的掃描儀臂2906來支承單個磁力傳感器、一小組磁力傳感器或磁力傳感器2904的一維陣列。第一線性電機2908垂直地將磁力傳感器2904的陣列定位成與物品2902相距合適距離。第二線性電機2910將磁力傳感器2904的陣列沿著垂直于掃描軸的軸定位。第三線性電機1912將磁力傳感器2904的陣列沿著掃描軸平移。一旦掃描已完成，就可將物品繞著掃描軸旋轉(zhuǎn)，并且可執(zhí)行另一個掃描。重復(fù)這個過程，直到已經(jīng)掃描了物品的所有期望部分。

在另一個實施例中，圖30中透視地示出，通過物理掃描儀3002平移磁力傳感器的環(huán)。在其他實施例中，掃描可以是二維的。例如，用合適的物理掃描儀，可對物品進行螺旋掃描、光柵掃描或根據(jù)另一條路徑進行掃描。

可通過處理器執(zhí)行存儲器中存儲的指令來執(zhí)行從磁力計、磁場映射器、圖案匹配器的數(shù)據(jù)收集，以及基站控制功能和本文中描述的其他功能，如圖31中示意性示出的。

雖然通過上述示例性實施例描述了本發(fā)明，但可在不脫離本文中公開的發(fā)明構(gòu)思的情況下形成所示實施例的修改、變形和變化。此外，可按以上沒有列出和/或沒有明確申明的方式來組合所公開的方面或其部分。因此，本發(fā)明應(yīng)該被視為限于所公開的實施例。

雖然可參照流程圖和/或框圖來描述實施例的方面，但各框或框的組合中的全部或部分的功能、操作、決策等可被組合、分成單獨的操作或者按其它次序來執(zhí)行。各框或框的組合中的全部或部分可被實現(xiàn)為計算機程序指令(諸如，軟件)、硬件(諸如，組合邏輯、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)或其他硬件)、固件或其組合?？赏ㄟ^處理器執(zhí)行存儲在存儲器中的指令來實現(xiàn)實施例，或者可通過存儲在存儲器中的指令來控制實施例。存儲器可以是適于存儲控制軟件或其他指令和數(shù)據(jù)的隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、閃速存儲器或任何其他存儲器、或其組合。限定本發(fā)明的功能的指令可按許多形式被傳遞到處理器，這些形式包括(但不限于)永久存儲在有形不可寫存儲介質(zhì)(例如，諸如ROM的計算機內(nèi)的只讀存儲器裝置、或諸如CD-ROM或DVD盤的計算機I/O附件可讀取的裝置)上的信息、可變地存儲在有形可寫存儲介質(zhì)(例如，軟盤、可移除閃速存儲器和硬驅(qū)動器)上的信息或通過通信介質(zhì)(包括有線或無線計算機網(wǎng)絡(luò))傳送到計算機的信息。此外，雖然可結(jié)合各種例證性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來描述實施例，但可使用各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來實施系統(tǒng)。