本發(fā)明屬于超聲無損檢測(cè)領(lǐng)域，尤其是公開了一種用于管道多缺陷檢測(cè)的超聲導(dǎo)波分段自聚焦檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

超聲導(dǎo)波具有在管類結(jié)構(gòu)中傳播距離遠(yuǎn)、衰減小、且聲場(chǎng)覆蓋整個(gè)壁厚等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于對(duì)管道進(jìn)行長(zhǎng)距離、大范圍及全結(jié)構(gòu)檢測(cè)。低頻段軸對(duì)稱縱向模態(tài)l(0,2)或扭轉(zhuǎn)模態(tài)t(0,1)由于沿管道圓周方向能量分布均勻，便于缺陷回波信號(hào)的分析和處理，是目前常規(guī)超聲導(dǎo)波檢測(cè)技術(shù)主要采用的檢測(cè)模態(tài)。由于軸對(duì)稱模態(tài)沿管道圓周方向能量分布均勻，缺陷反射回波能量與其截面損失有直接關(guān)系，當(dāng)截面損失大時(shí)，缺陷反射回波的能量大，而當(dāng)截面損失小時(shí)，缺陷反射回波能量小。在實(shí)際工程檢測(cè)中，一條管道中可能同時(shí)存在多個(gè)缺陷，而對(duì)于截面損失率較小的多個(gè)缺陷，當(dāng)采用l(0,2)或t(0,1)模態(tài)作為檢測(cè)模態(tài)時(shí)其反射回波的能量會(huì)很小，在時(shí)程曲線上可能淹沒于噪聲之中，從而導(dǎo)致缺陷的漏檢。

專利號(hào)為201010610991.7，發(fā)明名稱為《一種基于超聲導(dǎo)波聚焦的管道缺陷檢測(cè)方法和系統(tǒng)》的專利通過反復(fù)調(diào)整導(dǎo)波相控陣各通道激勵(lì)信號(hào)的幅值系數(shù)與延遲時(shí)間，以改變超聲導(dǎo)波能量聚焦點(diǎn)在管道中的位置，在不同位置進(jìn)行多次檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)缺陷。但不同于常規(guī)體波超聲相控陣的是，導(dǎo)波相控陣各通道的延遲時(shí)間和幅值系數(shù)是管道幾何尺寸、待聚焦點(diǎn)、激勵(lì)源尺寸和激勵(lì)信號(hào)頻率等的非線性函數(shù)。采用該方法進(jìn)行管中導(dǎo)波檢測(cè)時(shí)，首先需要建立精確的管道檢測(cè)模型，計(jì)算出在待聚焦點(diǎn)軸線位置特定彎曲模態(tài)導(dǎo)波的能量分布規(guī)律，或者通過激發(fā)換能器陣列的單個(gè)陣元，并在待聚焦點(diǎn)軸線位置沿管道圓周方向均勻安裝陣元數(shù)足夠的換能器陣列，實(shí)驗(yàn)測(cè)出彎曲模態(tài)導(dǎo)波能量在待聚焦點(diǎn)所在圓周方向的分布規(guī)律；并結(jié)合解卷積算法求出為將導(dǎo)波能量聚焦在待聚焦點(diǎn)時(shí)各通道幅值系數(shù)和延遲時(shí)間。再者，采用這種聚焦方式只能實(shí)現(xiàn)導(dǎo)波模態(tài)的控制，即只能將特定彎曲模態(tài)導(dǎo)波聚焦在管道中某個(gè)預(yù)定的位置，而不能實(shí)現(xiàn)超聲導(dǎo)波能量在缺陷位置的自動(dòng)聚焦，因此，該方法對(duì)整條管道缺陷的檢測(cè)過程只能采取逐點(diǎn)聚焦掃描方式，僅僅當(dāng)缺陷恰好位于所調(diào)節(jié)的導(dǎo)波能量聚焦點(diǎn)時(shí)，才能得到有效的檢測(cè)結(jié)果?？傊摲椒ú粌H對(duì)各聚焦點(diǎn)幅值系數(shù)和延遲時(shí)間的獲取過程較為復(fù)雜，而且對(duì)管中不同目標(biāo)位置的聚焦檢測(cè)導(dǎo)致大量時(shí)間浪費(fèi)在對(duì)很多不存在缺陷部位的聚焦掃描檢測(cè)。

申請(qǐng)?zhí)枮閏n200610144294.0，發(fā)明名稱為《管道缺陷的超聲導(dǎo)波時(shí)間反轉(zhuǎn)檢測(cè)裝置及方法》中公開了一種采用相同時(shí)間起點(diǎn)和相同寬度矩形窗獲取各通道反轉(zhuǎn)激勵(lì)信號(hào)的方法，實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)波能量在缺陷位置的時(shí)間-空間聚焦，顯著提高了對(duì)單個(gè)小缺陷的檢測(cè)能力。但該方法在每次檢測(cè)時(shí)矩形窗的寬度都被設(shè)定為固定值，當(dāng)矩形窗較寬并包含激勵(lì)波包與第一次端面回波之間的信息時(shí)，對(duì)于包含多個(gè)缺陷的較長(zhǎng)管道，會(huì)使得多個(gè)缺陷波包疊加，導(dǎo)致缺陷的漏檢；當(dāng)矩形窗較窄時(shí)，需要能從常規(guī)超聲導(dǎo)波檢測(cè)結(jié)果中預(yù)先判斷出缺陷的大致位置，以確保矩形窗中包含缺陷某個(gè)模態(tài)反射回波的完整信息，而在實(shí)際工程應(yīng)用中，管中所包含的微小缺陷信息常淹沒于噪聲之中，難以提取。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供了一種用于管道多缺陷檢測(cè)的超聲導(dǎo)波分段自聚焦檢測(cè)方法。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是在對(duì)管中待檢區(qū)域進(jìn)行分段自聚焦檢測(cè)時(shí)，如何控制陣列中各通道激勵(lì)信號(hào)的波形，只將超聲導(dǎo)波自聚焦在待檢區(qū)域的某段區(qū)間內(nèi)的缺陷位置，而不將其聚焦在管道其它位置，即該方法不僅要能實(shí)現(xiàn)超聲導(dǎo)波的模態(tài)控制，而且還要能實(shí)現(xiàn)超聲導(dǎo)波在該區(qū)間內(nèi)缺陷位置的自聚焦。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：通過將管道沿長(zhǎng)度方向劃分為n（n>2）段區(qū)間，并將其對(duì)應(yīng)到m（m>16）個(gè)陣元同時(shí)激勵(lì)和m個(gè)陣元同時(shí)接收的常規(guī)導(dǎo)波檢測(cè)方式檢測(cè)到的時(shí)程曲線上，將n段區(qū)間中m個(gè)陣元接收的波形數(shù)據(jù)點(diǎn)歸一化并逆序排列后合成為對(duì)應(yīng)陣元的激勵(lì)信號(hào)，依據(jù)聲互易定理，當(dāng)某段區(qū)間激勵(lì)波形中包含缺陷波包信息時(shí)，各陣元發(fā)射的激勵(lì)波形將會(huì)重新返回缺陷位置，從而實(shí)現(xiàn)超聲導(dǎo)波向該區(qū)間內(nèi)缺陷位置的自聚焦，當(dāng)某段區(qū)間沒有缺陷時(shí)，各陣元發(fā)射激勵(lì)波形時(shí)不存在自聚焦現(xiàn)象，從而可依據(jù)所有陣元接收信號(hào)疊加結(jié)果的信噪比是否優(yōu)于常規(guī)超聲導(dǎo)波檢測(cè)結(jié)果來判斷某段區(qū)間是否存在缺陷。針對(duì)信噪比優(yōu)于常規(guī)超聲導(dǎo)波檢測(cè)結(jié)果的某段區(qū)間的自聚焦檢測(cè)信號(hào)，可對(duì)該檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行分析，以確定該段區(qū)間內(nèi)缺陷的具體位置。該方法主要包括以下步驟：

（1）采用相同幅值的時(shí)域較短頻率窄帶脈沖信號(hào)同時(shí)激勵(lì)沿管道端部圓周方向等間隔分布的m個(gè)換能器陣元，并在激勵(lì)信號(hào)發(fā)射的起始時(shí)刻觸發(fā)啟動(dòng)各接收通道分別開始接收各陣元檢測(cè)到的回波信號(hào)，將各通道接收到信號(hào)進(jìn)行疊加以得到常規(guī)超聲導(dǎo)波檢測(cè)結(jié)果。

（2）將管道在長(zhǎng)度方向的待檢區(qū)域分成n段區(qū)間?？紤]檢測(cè)儀器發(fā)射激勵(lì)信號(hào)的時(shí)間及換能器近場(chǎng)區(qū)域的影響，舍棄對(duì)距激勵(lì)端面激勵(lì)信號(hào)時(shí)域?qū)挾葴p去激勵(lì)信號(hào)波包峰值時(shí)刻的一半乘以檢測(cè)模態(tài)在激勵(lì)信號(hào)中心頻率處的群速度所對(duì)應(yīng)距離內(nèi)區(qū)域的自聚焦檢測(cè)，并將該區(qū)域截止點(diǎn)作為待檢區(qū)域的起點(diǎn)?？紤]端面回波的影響，將待檢區(qū)域的截止點(diǎn)設(shè)定為距離管道另一端面激勵(lì)信號(hào)時(shí)域?qū)挾燃由霞?lì)信號(hào)波包峰值時(shí)刻乘以檢測(cè)模態(tài)在激勵(lì)信號(hào)中心頻率處的群速度所對(duì)應(yīng)長(zhǎng)度一半的位置處。從待檢區(qū)域的起點(diǎn)開始，以常規(guī)導(dǎo)波檢測(cè)時(shí)采用的激勵(lì)信號(hào)時(shí)長(zhǎng)的倍乘以檢測(cè)模態(tài)在激勵(lì)信號(hào)中心頻率處的群速度所應(yīng)長(zhǎng)度將待檢區(qū)域進(jìn)行劃分，其中為大于1的整數(shù)，最后一段區(qū)間無論長(zhǎng)度小于或等于其它區(qū)間均單獨(dú)作為一段區(qū)間。將所劃分的區(qū)間對(duì)應(yīng)到常規(guī)超聲導(dǎo)波檢測(cè)的時(shí)程曲線上，其中第1段區(qū)間至第n-1段區(qū)間長(zhǎng)度相等，第n區(qū)間的長(zhǎng)度小于或等于其它區(qū)間的長(zhǎng)度。

（3）分別提取常規(guī)超聲導(dǎo)波檢測(cè)時(shí)程曲線上從第1段區(qū)間開始至第n段區(qū)間各接收通道接收到的波形數(shù)據(jù)點(diǎn)，得到m×n個(gè)波形數(shù)據(jù)點(diǎn)向量，以所有波形數(shù)據(jù)點(diǎn)的最大值對(duì)各向量進(jìn)行歸一化處理，并將歸一化后的m×n個(gè)向量均進(jìn)行逆序排列。

（4）將第1段區(qū)間所對(duì)應(yīng)的m個(gè)逆序排列向量中的數(shù)據(jù)點(diǎn)合成為m個(gè)激勵(lì)信號(hào)分別同時(shí)激勵(lì)各自對(duì)應(yīng)的陣元，并在激勵(lì)信號(hào)發(fā)射的起始時(shí)刻觸發(fā)啟動(dòng)各接收通道分別開始接收各陣元檢測(cè)到的回波信號(hào)，將各接收通道接收到的信號(hào)進(jìn)行疊加作為對(duì)第1段區(qū)間自聚焦檢測(cè)的結(jié)果；同理，分別得到2~n段區(qū)間的自聚焦檢測(cè)結(jié)果。

（5）對(duì)第1段至第n段區(qū)間的自聚焦檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析，當(dāng)某段區(qū)間自聚焦檢測(cè)結(jié)果的信噪比優(yōu)于常規(guī)超聲導(dǎo)波檢測(cè)結(jié)果時(shí)，可認(rèn)為該區(qū)間內(nèi)存在缺陷，通過對(duì)該區(qū)間自聚焦檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析，可確定缺陷的具體位置；否則，可判定該段區(qū)間內(nèi)不存在缺陷。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有以下有益效果：

1.自動(dòng)聚焦，計(jì)算簡(jiǎn)單。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了只將超聲導(dǎo)波自動(dòng)聚焦在某段區(qū)間內(nèi)的缺陷位置，既避免了計(jì)算各通道延遲參數(shù)的復(fù)雜過程，又減少了對(duì)管中不存在缺陷部位的逐點(diǎn)聚焦掃描檢測(cè)過程。

2.分段檢測(cè)，檢測(cè)能力高。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明既可避免管道中多個(gè)缺陷波包疊加而造成的漏檢，又可克服需要預(yù)先判知淹沒于噪聲之中的小缺陷反射回波波包大致位置的缺點(diǎn)，對(duì)于長(zhǎng)度較長(zhǎng)且存在多處缺陷的管道，本發(fā)明可顯著提高對(duì)管中多個(gè)小缺陷的檢測(cè)能力。

附圖說明

圖1是一種用于管道多缺陷檢測(cè)的超聲導(dǎo)波分段自聚焦檢測(cè)方法流程圖；

圖2是本發(fā)明的常規(guī)超聲導(dǎo)波檢測(cè)及分段自聚焦檢測(cè)數(shù)據(jù)獲取過程示意圖；

圖3是含有雙缺陷管道1的常規(guī)超聲導(dǎo)波檢測(cè)及采用本發(fā)明分段自聚焦檢測(cè)結(jié)果；其中：（a）常規(guī)超聲導(dǎo)波檢測(cè)結(jié)果；（b）第1區(qū)間自聚焦檢測(cè)結(jié)果；（c）第2區(qū)間自聚焦檢測(cè)結(jié)果；（d）第3區(qū)間自聚焦檢測(cè)結(jié)果；（e）第4區(qū)間自聚焦檢測(cè)結(jié)果；（f）第5區(qū)間自聚焦檢測(cè)結(jié)果；

圖4是含雙缺陷管道2常規(guī)超聲導(dǎo)波檢測(cè)及采用本發(fā)明分段自聚焦檢測(cè)結(jié)果，其中第1個(gè)缺陷恰好位于第2、3區(qū)間交界處：（a）常規(guī)超聲導(dǎo)波檢測(cè)結(jié)果；（b）第1區(qū)間自聚焦檢測(cè)結(jié)果；（c）第2區(qū)間自聚焦檢測(cè)結(jié)果；（d）第3區(qū)間自聚焦檢測(cè)結(jié)果；（e）第4區(qū)間自聚焦檢測(cè)結(jié)果；（f）第5區(qū)間自聚焦檢測(cè)結(jié)果；

圖5是含三缺陷管道3常規(guī)超聲導(dǎo)波檢測(cè)及采用本發(fā)明分段自聚焦檢測(cè)結(jié)果：（a）常規(guī)超聲導(dǎo)波檢測(cè)結(jié)果；（b）第1區(qū)間自聚焦檢測(cè)結(jié)果；（c）第2區(qū)間自聚焦檢測(cè)結(jié)果；（d）第3區(qū)間自聚焦檢測(cè)結(jié)果；（e）第4區(qū)間自聚焦檢測(cè)結(jié)果；（f）第5區(qū)間自聚焦檢測(cè)結(jié)果。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述，以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

如圖1所示一種用于管道多缺陷檢測(cè)的超聲導(dǎo)波分段自聚焦檢測(cè)方法流程圖，在該方法的具體實(shí)施過程中可按照?qǐng)D1所示流程逐步進(jìn)行。

如圖2是本發(fā)明的常規(guī)超聲導(dǎo)波檢測(cè)及分段自聚焦檢測(cè)數(shù)據(jù)獲取過程示意圖。下面結(jié)合圖2介紹各段區(qū)間自聚焦檢測(cè)時(shí)激勵(lì)信號(hào)的獲取方法及對(duì)第i(1≤i≤n)段區(qū)間進(jìn)行自聚焦檢測(cè)的過程。在常規(guī)超聲導(dǎo)波檢測(cè)時(shí)，為激發(fā)出低階軸對(duì)稱模態(tài)，驅(qū)動(dòng)陣列1中換能器陣元1~m的信號(hào)v1(t)~vm(t)需同時(shí)加載相同的時(shí)域較短頻率窄帶的激勵(lì)信號(hào)，陣列2中換能器陣元1~m分別同時(shí)接收多個(gè)缺陷及端面的反射回波信號(hào)，陣列2中換能器陣元1~m對(duì)應(yīng)的接收信號(hào)分別可表示為r1(t)~rm(t)，陣列2中所有換能器陣元接收信號(hào)的疊加結(jié)果即為常規(guī)超聲導(dǎo)波檢測(cè)結(jié)果。各段區(qū)間自聚焦檢測(cè)時(shí)激勵(lì)信號(hào)的獲取方法：分別提取各接收通道時(shí)程曲線上從第1段開始至第n段區(qū)間的接收波形數(shù)據(jù)點(diǎn)，得到m×n個(gè)波形數(shù)據(jù)點(diǎn)向量，以波形數(shù)據(jù)點(diǎn)的最大值對(duì)各向量進(jìn)行歸一化處理，對(duì)應(yīng)于第i(1≤i≤n)區(qū)間，1~m通道接收的歸一化后波形數(shù)據(jù)點(diǎn)表示為wi1(t)~wim(t)。對(duì)第i(1≤i≤n)段區(qū)間進(jìn)行自聚焦檢測(cè)的過程：將第i(1≤i≤n)區(qū)間上1~m接收通道的歸一化后波形數(shù)據(jù)點(diǎn)wi1(t)~wim(t)進(jìn)行逆序排列之后可得到vi1(t)~vim(t)，采用vi1(t)~vim(t)中的波形數(shù)據(jù)點(diǎn)分別同時(shí)激勵(lì)陣列2中的1~m個(gè)陣元，陣列1中的1~m個(gè)陣元接收信號(hào)可表示為ri1(t)~rim(t)，所有接收信號(hào)疊加結(jié)果即為第i(1≤i≤n)段區(qū)間自聚焦檢測(cè)結(jié)果。

實(shí)施例1：鋼管管道1，材料密度為，彈性模量為，泊松比為0.286543。管道長(zhǎng)為2.1m，外徑為70mm，內(nèi)徑為63mm。在距管道端面一1的0.7m、1.5m處分別開有兩個(gè)相同大小的通透裂紋，裂紋寬度為2mm，沿圓周方向擴(kuò)展角為8o。其具體檢測(cè)步驟為：

（1）采用中心頻率為100khz的3周期加漢寧窗調(diào)制正弦波作為常規(guī)導(dǎo)波檢測(cè)的激勵(lì)信號(hào)，將其加載在管道端面沿圓周方向均勻分布的48個(gè)陣元上，提取距管道端面一1軸向距離2.5mm、周向角度相同的48個(gè)陣列節(jié)點(diǎn)上的信息作為回波信號(hào)，將48個(gè)陣列節(jié)點(diǎn)接收到的回波信號(hào)疊加后的作為常規(guī)超聲導(dǎo)波檢測(cè)結(jié)果，檢測(cè)結(jié)果如圖3(a)所示。

（2）將管道1待檢區(qū)域沿長(zhǎng)度方向劃分為5個(gè)待檢區(qū)間，各待檢區(qū)間在時(shí)程曲線上對(duì)應(yīng)的位置如圖3(a)中豎虛線所劃分的區(qū)間。由于中心頻率為100khz的3周期加漢寧窗調(diào)制正弦波激勵(lì)信號(hào)時(shí)域?qū)挾葹?0us,且激勵(lì)信號(hào)的峰值時(shí)間出現(xiàn)在13us，對(duì)于壁厚3.5mm鋼管l(0,2)模態(tài)導(dǎo)波在100khz時(shí)的群速度為5.33mm/us，考慮檢測(cè)儀器發(fā)射激勵(lì)信號(hào)的時(shí)間及換能器近場(chǎng)區(qū)域的影響，舍棄距管道端面一1長(zhǎng)度為125.3mm范圍內(nèi)區(qū)域的自聚焦檢測(cè)，并將該區(qū)域截止點(diǎn)作為待檢區(qū)域的起點(diǎn)。考慮端面回波的影響，將待檢區(qū)域的截止點(diǎn)設(shè)定為距端面二2長(zhǎng)度為114.6mm處。從待檢區(qū)域起始點(diǎn)開始以l(0,2)模態(tài)導(dǎo)波波包在激勵(lì)信號(hào)時(shí)域?qū)挾葧r(shí)間內(nèi)所傳播距離的2.5倍進(jìn)行劃分，得到長(zhǎng)度均為400mm的4個(gè)區(qū)間，在第4個(gè)區(qū)間截止點(diǎn)至待檢區(qū)域截止點(diǎn)之間還存在一段長(zhǎng)度為260mm區(qū)間，將該區(qū)間作為第5區(qū)間。由于計(jì)算缺陷或端面位置時(shí)，均以缺陷或端面回波波包峰值時(shí)刻減去激勵(lì)信號(hào)波包峰值時(shí)刻的時(shí)間差乘以檢測(cè)模態(tài)在激勵(lì)信號(hào)中心頻率處的群速度來計(jì)算缺陷或端面位置，因此，在將1~5段區(qū)間的起、止點(diǎn)對(duì)應(yīng)到時(shí)程曲線上時(shí)，需將各區(qū)間起、止點(diǎn)距端面一1的距離除以l(0,2)模態(tài)導(dǎo)波在100khz時(shí)的群速度后，再加上激勵(lì)信號(hào)波包峰值對(duì)應(yīng)的時(shí)刻作為時(shí)程曲線上各區(qū)間的起、止點(diǎn)。

（3）從48個(gè)陣列節(jié)點(diǎn)常規(guī)導(dǎo)波檢測(cè)的時(shí)程曲線中，分別提取第1~5段區(qū)間所對(duì)應(yīng)的48×5個(gè)波形數(shù)據(jù)點(diǎn)向量，將其以最大值歸一化后分別進(jìn)行逆序排列。

（4）將第1段區(qū)間對(duì)應(yīng)的逆序排列的48個(gè)波形數(shù)據(jù)點(diǎn)分別激勵(lì)對(duì)應(yīng)的陣元，并同步采集陣列2陣元上的數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加，作為第1段區(qū)間的自聚焦檢測(cè)結(jié)果，如圖3(b)所示。采用相同的方法，分別得到第2段、第3段、第4段、第5段區(qū)間的自聚焦檢測(cè)結(jié)果，分別如圖3(c)、圖3(d)、圖3(e)、圖3(f)所示。

（5）從檢測(cè)分析可知，第2和4區(qū)域自聚焦檢測(cè)結(jié)果的信噪比優(yōu)于常規(guī)超聲導(dǎo)波檢測(cè)結(jié)果，而第1、3和5區(qū)間自聚焦檢測(cè)結(jié)果的信噪比低于常規(guī)超聲導(dǎo)波檢測(cè)結(jié)果，由此判斷2區(qū)間和第4區(qū)間存在缺陷。根據(jù)圖3(c)中波包的傳播時(shí)間及l(fā)(0,2)模態(tài)導(dǎo)波在100khz時(shí)的群速度，可計(jì)算出該區(qū)間內(nèi)缺陷位置距管道端面一1為699.56mm，端面二2位置距管道端面一1為2093.36m，與實(shí)際位置誤差為0.06%、0.32%。從而可知，當(dāng)對(duì)第2區(qū)間進(jìn)行自聚焦檢測(cè)時(shí)，能精確檢測(cè)出位于該區(qū)間內(nèi)的缺陷位置和端面位置。根據(jù)圖3(e)中波包的傳播時(shí)間及l(fā)(0,2)模態(tài)導(dǎo)波在100khz時(shí)的群速度，可計(jì)算出該區(qū)間內(nèi)缺陷位置距管道端面一1為1493.73mm，端面二2位置距管道端面一1為2092.03m，與實(shí)際位置誤差為0.42%、0.38%。從而可知，當(dāng)對(duì)第4區(qū)間進(jìn)行自聚焦檢測(cè)時(shí)，能精確的檢測(cè)出位于該區(qū)間內(nèi)的缺陷位置和端面位置。

實(shí)施例2：鋼管管道2，材料密度為，彈性模量為，泊松比為0.286543。管道長(zhǎng)為2.1m，外徑為70mm，內(nèi)徑為63mm。在距管道端面一1的0.925m、1.5m處分別開有兩個(gè)相同大小的通透裂紋，裂紋寬度為2mm，沿圓周方向擴(kuò)展角為8o。

（1）采用中心頻率為100khz的3周期加漢寧窗調(diào)制正弦波作為常規(guī)導(dǎo)波檢測(cè)的激勵(lì)信號(hào)，將其加載在管道端面一1沿圓周方向均勻分布的48個(gè)陣元，提取距端面一1軸向距離2.5mm、周向角度相同的48個(gè)陣元的信息作為回波信號(hào)，將48個(gè)陣列節(jié)點(diǎn)接收的回波信號(hào)疊加后作為常規(guī)超聲導(dǎo)波檢測(cè)結(jié)果，如圖4(a)所示。

（2）將管道1待檢區(qū)域沿長(zhǎng)度方向劃分為5個(gè)待檢區(qū)間，各待檢區(qū)間在時(shí)程曲線上對(duì)應(yīng)的位置如圖4(a)中豎虛線所示。由于中心頻率為100khz的3周期加漢寧窗調(diào)制正弦波激勵(lì)信號(hào)時(shí)域?qū)挾葹?0us,且激勵(lì)信號(hào)的峰值時(shí)間出現(xiàn)在13us，對(duì)于壁厚3.5mm鋼管l(0,2)模態(tài)導(dǎo)波在100khz時(shí)的群速度為5.33mm/us，考慮檢測(cè)儀器發(fā)射激勵(lì)信號(hào)的時(shí)間及換能器近場(chǎng)區(qū)域的影響，舍棄距管道端面一1長(zhǎng)度為125.3mm范圍內(nèi)區(qū)域的自聚焦檢測(cè)，并將該區(qū)域截止點(diǎn)作為待檢區(qū)域的起點(diǎn)?？紤]端面回波的影響，將待檢區(qū)域的截止點(diǎn)設(shè)定為距端面二2長(zhǎng)度為114.6mm處。從待檢區(qū)域起始點(diǎn)開始以l(0,2)模態(tài)導(dǎo)波波包在激勵(lì)信號(hào)時(shí)域?qū)挾葧r(shí)間內(nèi)所傳播距離的2.5倍進(jìn)行劃分，得到長(zhǎng)度均為400mm的4個(gè)區(qū)間，在第4個(gè)區(qū)間的截止點(diǎn)至待檢區(qū)域的截止點(diǎn)之間還存在一段長(zhǎng)度為260mm區(qū)間，將該區(qū)間作為第5區(qū)間。由于計(jì)算缺陷或端面位置時(shí)，均以缺陷或端面回波波包峰值時(shí)刻減去激勵(lì)信號(hào)波包峰值時(shí)刻的時(shí)間差乘以檢測(cè)模態(tài)在激勵(lì)信號(hào)中心頻率處的群速度來計(jì)算缺陷或端面位置，因此，在將1~5段區(qū)間的起、止點(diǎn)對(duì)應(yīng)到時(shí)程曲線上時(shí)，需將各區(qū)間起、止點(diǎn)距端面一1的距離除以l(0,2)模態(tài)導(dǎo)波在100khz時(shí)的群速度后，再加上激勵(lì)信號(hào)波包峰值對(duì)應(yīng)的時(shí)刻作為時(shí)程曲線上各區(qū)間的起、止點(diǎn)。

（3）從48個(gè)節(jié)點(diǎn)常規(guī)導(dǎo)波檢測(cè)的時(shí)程曲線中，分別提取第1~5段區(qū)域所對(duì)應(yīng)的48×5個(gè)波形數(shù)據(jù)點(diǎn)向量，將其按最大值歸一化后分別進(jìn)行逆序排列。

（4）將第1段區(qū)間對(duì)應(yīng)的逆序排列的48個(gè)波形數(shù)據(jù)點(diǎn)分別激勵(lì)對(duì)應(yīng)的陣元，并同步采集陣列2陣元上的數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加，作為第1段區(qū)間的自聚焦檢測(cè)結(jié)果，如圖4(b)所示。采用相同的方法，分別得到第2段、第3段、第4段、第5段區(qū)間的自聚焦檢測(cè)結(jié)果，分別如圖4(c)、圖4(d)、圖4(e)、圖4(f)所示。

（5）從檢測(cè)分析可知，第3和4區(qū)間自聚焦檢測(cè)結(jié)果的信噪比優(yōu)于常規(guī)導(dǎo)波檢測(cè)，而第1、2和5區(qū)間自聚焦檢測(cè)結(jié)果的信噪比低于常規(guī)導(dǎo)波檢測(cè)，由此判斷第3和4區(qū)間存在缺陷。根據(jù)圖4(c)中波包的傳播時(shí)間及l(fā)(0,2)模態(tài)導(dǎo)波的群速度，可計(jì)算出該區(qū)間內(nèi)缺陷距管道端面一1為928.75mm，端面二2距管道端面一1為2092.03mm，與實(shí)際誤差0.41%、0.38%。從而可知，當(dāng)對(duì)第3區(qū)間自聚焦檢測(cè)時(shí)，由于第3區(qū)間包含了前一缺陷反射波包的l(0,2)模態(tài)后半段部分及與l(0,2)模態(tài)速度相近的高階彎曲模態(tài)信息，在自聚焦檢測(cè)時(shí)有較大能量的導(dǎo)波能自動(dòng)聚焦至缺陷位置，可較精確的檢測(cè)出位于該區(qū)間和前一區(qū)間邊界位置處缺陷和端面二2的位置。根據(jù)圖4(e)中波包的傳播時(shí)間及l(fā)(0,2)模態(tài)導(dǎo)波的群速度，可計(jì)算出該區(qū)間內(nèi)缺陷距管道端面一1為1496.4mm，端面二2距管道端面一1為2090.69mm，與實(shí)際誤差0.24%、0.44%。從而可知，當(dāng)對(duì)第4區(qū)間進(jìn)行自聚焦檢測(cè)時(shí)，能精確的檢測(cè)出位于該區(qū)間內(nèi)的缺陷和端面位置。

實(shí)施例3：鋼管管道3，材料密度為，彈性模量為，泊松比為0.286543。管道長(zhǎng)為2.1m，外徑為70mm，內(nèi)徑為63mm。在距管道端面一1的0.6m、1.1m處、1.5m分別開有三個(gè)直徑分別為2mm、2.5mm、3mm通孔。

（1）采用中心頻率為100khz的3周期加漢寧窗調(diào)制正弦波作為常規(guī)導(dǎo)波檢測(cè)的激勵(lì)信號(hào)，將其加載在管道端面一1沿圓周方向均勻分布的48個(gè)陣列節(jié)點(diǎn)上，提取與端面一1軸向距離2.5mm、周向角度相同的48個(gè)陣列節(jié)點(diǎn)上的信息作為回波信號(hào)，將48個(gè)陣列節(jié)點(diǎn)接收的回波信號(hào)疊加后作為常規(guī)超聲導(dǎo)波檢測(cè)結(jié)果，如圖5(a)所示。

（2）將管道1待檢區(qū)域沿長(zhǎng)度方向劃分為5個(gè)待檢區(qū)間，各待檢區(qū)間在時(shí)程曲線上對(duì)應(yīng)的位置如圖5(a)中豎虛線所示。由于中心頻率為100khz的3周期加漢寧窗調(diào)制正弦波激勵(lì)信號(hào)時(shí)域?qū)挾葹?0us,且激勵(lì)信號(hào)的峰值時(shí)間出現(xiàn)在13us，對(duì)于壁厚3.5mm的鋼管l(0,2)模態(tài)導(dǎo)波在100khz時(shí)的群速度為5.33mm/us，考慮檢測(cè)儀器發(fā)射激勵(lì)信號(hào)的時(shí)間及換能器近場(chǎng)區(qū)域的影響，舍棄距管道端面一1長(zhǎng)度為125.3mm范圍內(nèi)區(qū)域的自聚焦檢測(cè)，并將該區(qū)域截止點(diǎn)作為待檢區(qū)域的起點(diǎn)。考慮端面回波的影響，將待檢區(qū)域的截止點(diǎn)設(shè)定為距端面二2長(zhǎng)度為114.6mm處。從待檢區(qū)域起始點(diǎn)開始以l(0,2)模態(tài)導(dǎo)波波包在激勵(lì)信號(hào)時(shí)域?qū)挾葧r(shí)間內(nèi)所傳播距離的2.5倍進(jìn)行劃分，得到長(zhǎng)度均為400mm的4個(gè)區(qū)間，在第4個(gè)區(qū)間的截止點(diǎn)至待檢區(qū)域的截止點(diǎn)之間還存在一段長(zhǎng)度為260mm區(qū)間，將該區(qū)間作為第5區(qū)間。由于計(jì)算缺陷或端面位置時(shí)，均以缺陷或端面回波波包峰值時(shí)刻減去激勵(lì)信號(hào)波包峰值時(shí)刻的時(shí)間差乘以檢測(cè)模態(tài)在激勵(lì)信號(hào)中心頻率處的群速度來計(jì)算缺陷或端面位置，因此，在將1~5段區(qū)間的起、止點(diǎn)對(duì)應(yīng)到時(shí)程曲線上時(shí)，需將各區(qū)間起、止點(diǎn)距端面一1的距離除以l(0,2)模態(tài)導(dǎo)波在100khz時(shí)的群速度后，再加上激勵(lì)信號(hào)波包峰值對(duì)應(yīng)的時(shí)刻作為時(shí)程曲線上各區(qū)間的起、止點(diǎn)。

（3）從48個(gè)陣列節(jié)點(diǎn)常規(guī)導(dǎo)波檢測(cè)的時(shí)程曲線中，分別提取第1~5段區(qū)域所對(duì)應(yīng)的48×5個(gè)波形數(shù)據(jù)點(diǎn)向量，將其按最大值歸一化后分別進(jìn)行逆序排列。

（4）將第1段區(qū)間對(duì)應(yīng)的逆序排列的48個(gè)波形數(shù)據(jù)點(diǎn)分別激勵(lì)對(duì)應(yīng)的陣元，并將同步采集接收陣列節(jié)點(diǎn)上的數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加，作為第1段區(qū)間自聚焦檢測(cè)的結(jié)果，如圖5(b)所示。采用相同的方法，分別得到第2段、第3段、第4段、第5段區(qū)間的自聚焦結(jié)果，分別如圖5(c)、圖5(d)、圖5(e)、圖5(f)所示。

（5）從檢測(cè)分析可知，第2、3和4區(qū)間自聚焦檢測(cè)結(jié)果的信噪比優(yōu)于常規(guī)導(dǎo)波檢測(cè)結(jié)果，而第1和5區(qū)間自聚焦檢測(cè)結(jié)果的信噪比低于常規(guī)導(dǎo)波檢測(cè)結(jié)果，由此判斷第2、3和4區(qū)間存在缺陷。根據(jù)圖5(c)中波包的傳播時(shí)間及l(fā)(0,2)模態(tài)導(dǎo)波的群速度，可計(jì)算出該區(qū)間內(nèi)缺陷距管道端面一1為601.44mm，端面二2距管道端面一1為2097mm，與實(shí)際誤差0.24%、0.14%。從而可知，當(dāng)對(duì)第2區(qū)間進(jìn)行自聚焦檢測(cè)時(shí)，能精確的檢測(cè)出位于該區(qū)間內(nèi)的缺陷位置和端面二2位置。根據(jù)圖5(d)中波包的傳播時(shí)間及l(fā)(0,2)模態(tài)導(dǎo)波的群速度，可計(jì)算出缺陷距管道端面一1為1098.17mm，端面二2距管道端面一1為2097mm，與實(shí)際誤差0.17%、0.14%。從而可知，當(dāng)對(duì)第3區(qū)間進(jìn)行自聚焦檢測(cè)時(shí)，能精確的檢測(cè)出位于該區(qū)間內(nèi)的缺陷位置和端面位置。根據(jù)圖5(e)中波包的傳播時(shí)間及l(fā)(0,2)模態(tài)導(dǎo)波的群速度，可計(jì)算出該區(qū)間內(nèi)缺陷距管道端面一1為1498.23mm，端面二2距管道端面一1為2095.64mm，與實(shí)際誤差0.12%、0.21%。從而可知，當(dāng)對(duì)第4區(qū)間進(jìn)行自聚焦檢測(cè)時(shí)，能精確的檢測(cè)出位于該區(qū)間內(nèi)的缺陷位置和端面位置。

綜上所述，本發(fā)明的一種用于管道多缺陷檢測(cè)的超聲導(dǎo)波分段自聚焦檢測(cè)方法采用的技術(shù)方案是將管道待檢區(qū)域沿長(zhǎng)度方向劃分成多個(gè)區(qū)間，分別將各區(qū)間對(duì)應(yīng)的回波信號(hào)進(jìn)行全局歸一化并逆序排列后作為各陣元的激勵(lì)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)將超聲導(dǎo)波自聚焦在該區(qū)間內(nèi)的缺陷位置。該方法可實(shí)現(xiàn)一次檢測(cè)即對(duì)管道內(nèi)一段區(qū)間內(nèi)的缺陷進(jìn)行自聚焦檢測(cè)，避免了逐點(diǎn)聚焦掃查的缺點(diǎn)。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換,凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。