，t)和從周向缺陷7反射回來的回波信號(hào)Sc]b](0，t)，其中Θ為 沿著空心圓柱體周向的角度變量，t為時(shí)間變量；
[0043] 3)根據(jù)參考信號(hào)s"f( Θ，t)和回波信號(hào)Sc]b]( Θ，t)的到達(dá)接收線圈6的時(shí)間差 A t，以及空心圓柱體中導(dǎo)波模態(tài)T (0, 1)的傳播速度c計(jì)算出周向缺陷7相對(duì)于激勵(lì)線圈 5的軸向距離zx，計(jì)算公式為：
[0045] 式中z。為接收線圈6與激勵(lì)線圈5相距的距離；
[0046] 4)分別對(duì)參考信號(hào)sraf( Θ，t)和回波信號(hào)Sc]b]( Θ，t)進(jìn)行二維傅里葉變換，得到 參考信號(hào)srrf( Θ，t)在（η，ω)域的分布Srrf(n，ω)，和回波信號(hào)Scib]( Θ，t)在（η，ω)域 的分布Scilu (η，ω )，計(jì)算公式為：
[0047] Sref(η，ω) = FFT2[sref( Θ，t)]
[0048] Sobj (η，ω) = FFT2 [sob.j( θ，t)]
[0049] 式中FFT2□為二維傅里葉變換，其中n為空心圓柱體中導(dǎo)波模態(tài)的周向階數(shù)，ω 為角頻率；
[0050] 5)對(duì)分布Sraf (η，ω)添加一個(gè)相移_，.對(duì)分布Scibj (η，ω)添加一個(gè)相移中2，:并 對(duì)相移后的結(jié)果做關(guān)于η-Θ變換對(duì)的逆向傅里葉變換，得到Sraf (η，ω)在（θ，ω)域 的分布
.和Scilu (η，ω)在（θ，ω)域的分布
和
的計(jì)算公式為：
[0053] 式中IFFTn0 □為關(guān)于η- Θ變換對(duì)的逆向傅里葉變換，

為某一頻率ω下η階模態(tài)的波數(shù)；
[0054] 6)以
為參考信號(hào)，對(duì)
進(jìn)行維納濾波，得到
丨經(jīng)濾 波后的分布

[0056] 式中
的共輒，Q2(0)為降噪因子，且

為不同變量ω下的
，之和；
[0057] 7)對(duì)
：進(jìn)行關(guān)于ω-t變換對(duì)的逆向傅里葉變換，得到
在 (Θ，t)域的分布s&( Θ，t)，其中
[0059] 式中IFFTtjt□為關(guān)于ω-t變換對(duì)的逆向傅里葉變換。
[0060] 8)計(jì)算sdf3t:( Θ，t)的幅值沿空心圓柱體周向轉(zhuǎn)角Θ的分布Α( Θ ):
[0061 ] A ( Θ ) = max I Sdec ( Θ，t) I
[0062] 式中max I Sdec ( Θ，t) I為關(guān)于變量Θ對(duì)I Sdec ( Θ，t) I求最大值
[0063] 9)計(jì)算出 A( Θ )的半高寬（FWHM，F(xiàn)ull width at half maximum)，即為空心圓柱 體缺陷的周向尺寸。
[0064] 實(shí)施例
[0065] 以上述方法對(duì)某304不銹鋼管道進(jìn)行檢測(cè)，管道長(zhǎng)為1500mm、外徑為101mm、壁厚 1mm，在管道一端貼上0.1 mm厚、IOmm寬的磁致伸縮材料8,磁致伸縮材料8為鐵鈷f凡合金， 并在磁致伸縮材料8外圍繞上激勵(lì)線圈5。然后在周向缺陷7和激勵(lì)線圈5之間，與激勵(lì)線 圈5距離為322mm的地方也貼上磁致伸縮材料8 ;再控制磁場(chǎng)激勵(lì)控制器1發(fā)射電壓脈沖信 號(hào)至激勵(lì)線圈5,接收線圈6分別先后接收到首次從激勵(lì)線圈5傳播來的參考信號(hào)Sraf ( Θ， t)和從周向缺陷7反射回來的回波信號(hào)Sc]b](0，t)，沿著管道圓周，每隔1Γ 15 '采集一 次數(shù)據(jù)，共采集32組數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理過程如前所述，最后Α(θ)沿空心圓柱體周向轉(zhuǎn)角Θ 的歸一化幅值（如圖4所示）。
[0066] 最終測(cè)量結(jié)果及其相對(duì)誤差如下表所示：
[0069] 從表中可以看出，本發(fā)明對(duì)于管道周向缺陷的位置和周向尺寸的檢測(cè)相對(duì)誤差在 1 %以內(nèi)，具有很尚的精度。本發(fā)明對(duì)于空心圓柱體周向缺陷的位置和周向尺寸的檢測(cè)有很 大提尚。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用超聲頻散補(bǔ)償原理檢測(cè)空心圓柱體周向缺陷的方法，其特征在于方法的步驟 如下： 1) 在帶有周向缺陷的目標(biāo)空心圓柱體一端的外周環(huán)繞粘貼磁致伸縮材料（8)，并在磁 致伸縮材料（8)外圍繞上激勵(lì)線圈（5)，然后在周向缺陷（7)和激勵(lì)線圈（5)之間環(huán)繞粘貼 磁致伸縮材料（8);將激勵(lì)線圈（5)與磁場(chǎng)激勵(lì)控制器（1)相連，將接收線圈（6)通過導(dǎo)波 信號(hào)接收器（2)與示波器（3)相連； 2) 控制磁場(chǎng)激勵(lì)控制器（1)發(fā)射電壓脈沖信號(hào)至激勵(lì)線圈（5)，在激勵(lì)線圈（5)下方 的磁致伸縮材料（8)表面產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，進(jìn)而在空心圓柱體（4)中激勵(lì)出超聲導(dǎo)波信號(hào)，接 收線圈（6)分別先后接收到首次從激勵(lì)線圈（5)傳播來的參考信號(hào)sraf(Θ，t)和從周向缺 陷（7)反射回來的回波信號(hào)Sc]b](0，t)，其中Θ為沿著空心圓柱體周向的角度變量，t為時(shí) 間變量； 3) 根據(jù)參考信號(hào)sraf(0，t)和回波信號(hào)Sc]b](0，t)的到達(dá)接收線圈（6)的時(shí)間差A(yù)t， 以及空心圓柱體中導(dǎo)波模態(tài)T(0, 1)的傳播速度c計(jì)算出周向缺陷（7)相對(duì)于激勵(lì)線圈（5) 的軸向距離ζχ，計(jì)算公式為：式中為接收線圈（6)與激勵(lì)線圈（5)相距的距離； 4) 分別對(duì)參考信號(hào)s"f(Θ，t)和回波信號(hào)Sc]b](Θ，t)進(jìn)行二維傅里葉變換，得到參考 信號(hào)s"f(Θ，t)在（η，ω)域的分布Srrf(n，ω)，和回波信號(hào)Scib](Θ，t)在（η，ω)域的分 布8_(η，ω)，其中η為空心圓柱體中導(dǎo)波模態(tài)的周向階數(shù)，ω為角頻率； 5) 對(duì)分布sraf (η，ω)添加一個(gè)相移(pi，對(duì)分布s。^ (η，ω)添加一個(gè)相移屮2， 并對(duì)相移后的結(jié)果做關(guān)于η-θ變換對(duì)的逆向傅里葉變換，得到Srad(n，ω)在（Θ， ω)域的分布W)和s+jOi，ω)在（θ，ω)域的分布^^(沒，似），其中 φ!二/cn(〇J) (ζχ - ζ0)，φ2二/cn(〇J) (z0 - zx)，kn(c〇)為某一頻率ω下η階模態(tài) 的波數(shù)； 6) 以(6$(0,ω)為參考信號(hào)，對(duì)ω)進(jìn)行維納濾波，得到(仏ω)經(jīng)濾波 后的分布％ec(S, &>);式中為的共輒，q2(θ)為降噪因子，且q2(θ)=為不同變量ω下的Kg(良切);|2之和； 7) 對(duì)進(jìn)行關(guān)于ω-t變換對(duì)的逆向傅里葉變換，得到在（Θ，t) 域的分布sdOT(Θ，t); 8) 計(jì)算s^(θ，t)的幅值沿空心圓柱體周向轉(zhuǎn)角Θ的分布Α(θ): A(Θ) =maxIsaec (Θ,t) 式中maxIsdec(Θ，t)I為關(guān)于變量Θ對(duì)ISdec(Θ，t)I求最大值； 9) 計(jì)算出Α(θ)的半高寬，即為空心圓柱體缺陷的周向尺寸。2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：所述的步驟4)中，s(η，ω)和(η，ω) 的計(jì)算公式為： sref (η，ω) =FFT2 [sref (Θ，t)]s〇bj(η,ω) =FFT2 [sobj (Θ,t)] 式中FFT2[]為二維傅里葉變換。3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：所述的步驟5)中(見〇J)和 (艮ω)的計(jì)算公式為：式中IFFTn0[]為關(guān)于η-θ變換對(duì)的逆向傅里葉變換。4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：所述的步驟7)中t)= 式中IFFTwt[]為關(guān)于ω-t變換對(duì)的逆向傅里葉變換。5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：所述的磁致伸縮材料（8)為鎳鈷鉻合金、鐵 錯(cuò)合金、鐵鈷鑰I合金中任意一種。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用超聲頻散補(bǔ)償原理檢測(cè)空心圓柱體周向缺陷的方法。其步驟為：1)在空心圓柱體中激勵(lì)出超聲導(dǎo)波，用導(dǎo)波接收器分別測(cè)得參考信號(hào)sref(θ,t)和周向缺陷回波信號(hào)sobj(θ,t)；2)根據(jù)兩信號(hào)時(shí)間差和聲速計(jì)算周向缺陷位置；3)對(duì)sref(θ,t)、sobj(θ,t)進(jìn)行二維傅里葉變換、施加相移、做關(guān)于n-θ變換對(duì)的一維逆傅里葉變換得到(θ,ω)域上的分布和4)以為參考對(duì)進(jìn)行維納濾波；5)計(jì)算sdec(θ,t)的幅值沿空心圓柱體周向轉(zhuǎn)角θ的分布A(θ)和A(θ)的半高寬，即為空心圓柱體缺陷的周向尺寸。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對(duì)空心圓柱體周向缺陷的位置及其尺寸的測(cè)量，且具有較高精度。
【IPC分類】G01N29/44
【公開號(hào)】CN105301117
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510661759
【發(fā)明人】居冰峰, 王傳勇, 孫澤青, 杜慧林, 孫安玉
【申請(qǐng)人】浙江大學(xué)
【公開日】2016年2月3日
【申請(qǐng)日】2015年10月14日