基于漏磁内检测的缺陷识别方法

基于漏磁原理的管道内检测信号和管壁缺陷之间存在强非线性关系,导致缺陷(特别是小缺陷)识别和分析困难。针对内检测器漏磁信号中的缺陷识别问题,设计一种新的缺陷识别方法,可以在漏磁内检测数据中精确识别缺陷。该方法包括3个部分:针对普通基值校准算法在多通道数据对齐中精度低的问题,提出一种基值二次校准算法,为后续数据分析提供精确数据源;区别于常规方法中用到的峰谷值等显性特征,提出6种更能反映缺陷信号的本质特征,并设计了相应的特征提取方法,为缺陷识别提供精确的分类依据;设计了基于随机森林的缺陷识别算法,可以在漏磁内检测数据中精确识别各种缺陷。最后,对所提出的方法进行了性能对比分析和试验验证。结果表明:所设计的缺陷识别方法准确率为99.59%,其中对小缺陷的识别灵敏度为98.66%,证明所提出的缺陷识别方法可有效地完成目标缺陷的识别。     

管道缺陷漏磁检测信号的仿真

漏磁检测是管道无损检测的常用方法,也是最有效方法之一.在检测管道的过程中,对于不同的缺陷会检测到不同的漏磁信号.通过建立管道检测的实体模型,对管道斜向裂纹缺陷所产生的漏磁信号运用ANSYS有限元软件进行模拟仿真,从仿真信号中的磁通密度纵横向矢量图中,直观地显示了漏磁场附近的特点,找到缺陷轮廓及参数.利用有限元可以分析出,缺陷漏磁场的峰值会随着裂纹的倾斜角度、宽度、深度、提离值的大小变化而变化,可以方便地建立大量大小不一形状不同的缺陷样本库,为缺陷的识别提供依据并为定量分析做准备,为进一步对漏磁场的研究打下基础.     

基于数据融合的小波变换漏磁异常边缘检测

漏磁内检测是目前管道无损检测的重要手段。在进行漏磁无损检测评估中,异常边缘检测是十分重要的环节,异常边缘的精确程度直接影响到后续的反演评估环节。由于数据噪声的存在,使得边缘检测精度大大下降,特别是复杂异常区域。同时,面对庞大的漏磁数据,一般机器学习算法耗时较多。因此,针对漏磁内检测中异常边缘检测问题,本文提出一种基于数据融合的小波变换漏磁异常边缘检测算法。该算法基于小波多尺度变换与分解,将数据层融合、特征层融合以及决策层融合相结合。首先,原始数据经过多色彩空间变换,并将变换结果进行数据融合。然后,融合数据进行小波多尺度变换。其次,针对每一尺度下变换数据进行小波多层分解,并对每一层级进行小波模极大值边缘检测,将边缘检测结果加入到细节分解系数融合中,并重构数据。最终将多尺度下的边缘检测效果进行融合得到最终检测边缘。实验分别在仿真数据集和真实管道数据集上进行,并和其他边缘检测算法,如Sobel、Canny、Roberts、Prewitt、Log进行了比较,实验结果显示,本文提出的异常边缘检测算法效果优于传统边缘检测算法,边缘指标OA高于70%,能够满足实际工程需要。     

基于漏磁检测的缺陷信号分析

为了应用漏磁检测技术检测管道缺陷,需要对缺陷信号进行分析。在漏磁检测原理的基础上,运用三种磁偶极子模型来描述各种表面缺陷。分析了缺陷参数对漏磁信号的影响。     

基于漏磁成像的焊缝缺陷检测可视化方法研究

针对传统的基于漏磁信号识别方法的局限性,以焊缝缺陷的漏磁图像为研究对象,提出了一种新的基于数学形态学的焊缝缺陷的边缘提取方法,对焊缝与缺陷的识别、缺陷定位等方面进行了深入研究,实现了对焊缝缺陷的可视化图像显示。首先利用所设计的新型磁化系统,对实验板上焊缝不同区域分布的矩形槽缺陷进行了连续非接触漏磁扫描,获取了其三维漏磁信号分布图。然后将其转化为二维灰度图形,利用构造的一种数学形态学优化边缘提取算法对灰度图形进行边缘检测。结果表明,根据边缘检测结果的轮廓图,可直观化缺陷形态、位置等信息,定位精度达到96.67%。该方法能较准确地提取漏磁信号图像的焊缝和缺陷边界,实现二者的有效分离,具有良好的适应性和实用性。     

管道缺陷漏磁检测智能识别技术

针对当前油气管道检测的现状,本文构建了管道漏磁检测系统、设计工程数据库,方便漏磁检测数据的管理和管道缺陷的检测和定位,分析了管道缺陷智能识别的整个过程,借助缺陷漏磁场图像有效地提取缺陷漏磁场特征和评价缺陷外形尺寸,利用插值函数重构缺陷的外形轮廓.     

基于PYTHON的多通道漏磁检测系统设计

针对钢管漏磁检测中存在单通道探头检测效率低,缺陷定量困难,仪器不便携带等难题,根据漏磁检测原理设计了一套多通道漏磁检测系统。应用三轴磁场传感器芯片研制了四通道漏磁检测探头;采用Python语言编程控制Arduino开发板进行信号采集、处理及显示;测试系统检测性能并开展缺陷定标试验。结果表明,三轴磁场传感器不仅能高效、准确检测出钢管缺陷,而且具有较高的检测灵敏度;多通道漏磁检测系统既能实现对对钢管的实时检测和显示,且界面简单友好,携带方便。对钢管的漏磁检测具有极高的实用性和市场应用价值。     

高速漏磁检测过程中管道内外壁缺陷定位方法研究

管道内外壁缺陷的有效区分是对缺陷进行有效量化的前提,提出一种基于动生涡流的高速漏磁检测过程中管道内外壁缺陷的定位区分方法,利用涡流磁场与外磁场的耦合作用时内外壁磁场信号的变化差异特征区分缺陷位置。首先建立高速漏磁检测数学模型,分析了涡流分布特点以及涡流磁场与外磁场耦合作用规律,利用有限元方法计算分析不同位置时,耦合作用规律对管道内外壁磁化状态影响及内外壁缺陷漏磁场信号差异特征;设计高速漏磁检测实验平台,对不同运行速度、不同检测位置处钢管内外壁缺陷区分效果进行实验研究。结果表明,接近磁化线圈位置时,管壁内产生的涡流磁场方向与管道外壁磁场方向相同、与管道内壁磁场方向相反,在离开磁化线圈位置时,涡流磁场方向与管道外壁磁场方向相反、与管道内壁磁场方向相同;不同检测位置处,管壁磁场变化规律相反,且速度越快,磁化状态影响受影响程度越大,内外壁漏磁场信号差异特征越明显,高速检测时可有效对管道内外壁缺陷进行定位区分,实验结果和理论分析具有很好的一致性。     

单面焊焊道表面缺陷漏磁检测方法研究

针对焊缝不同类型缺陷和相关结构漏磁场空间分布特性复杂等问题,以单面焊对接焊缝焊道表面的两类典型缺陷:面积型缺陷(代表矩形槽)和体积型缺陷(代表圆柱体)为研究对象,采用数值分析与试验研究相结合的方法,设计并实现一种磁化方向与行进方向垂直的新型磁化系统.利用该系统对焊道表面缺陷进行了连续非接触漏磁扫描,评述了焊道表面分布上述两类缺陷漏磁场大小、分布等特征,给出了漏磁信号随行进距离、通道数等参数变化的关系曲线,获取了两类缺陷基于最小二乘法原理的拟合曲线及多项式回归方程.结果表明,数值模拟结果与试验结果基本吻合,两者原始数据相关系数:矩形槽Rr=0.87;圆柱体Rc=0.99,结果验证了文中所提出的检测系统的可行性与有效性.     

钢管漏磁定量检测方法的研究

结合目前钢管缺乏有效的精确检测缺陷手段的现状,提出了一种实际漏磁定量检测方案,并用实验验证系统证明其正确性。     

脉冲漏磁检测的三维场特征分析及缺陷分类识别

漏磁检测方法广泛应用于石油、运输及化工等行业中金属的缺陷检测.介绍了漏磁检测原理,采用有限元法建立了三维缺陷脉冲漏磁检测模型,分析了缺陷脉冲漏磁场B_x、B_y和B_z分量的特点.结果表明,与传统漏磁检测系统提取缺陷漏磁场水平分量B_x和法向分量B_z进行缺陷识别相比较,三维缺陷脉冲漏磁场分量的提取将提供更多有关缺陷尺寸、位置等信息,尤其是当外加磁场方向与缺陷主平面近似平行时.最后给出了实验验证,实验结果与仿真分析有较好的一致性,这说明有限元仿真分析对实际脉冲漏磁检测系统的设计有重要的指导意义.     

基于三维场测量的脉冲漏磁检测技术

漏磁检测广泛应用于铁磁性材料缺陷检测.脉冲漏磁检测技术是一种新型电磁无损检测技术.缺陷的定量评估是无损检测的重要步骤之一.运用有限元法对管道周向外壁缺陷的漏磁场进行瞬态分析,分析了缺陷脉冲漏磁场Bx、By和Bz三维分量的分布特点,最后给出了仿真结果和试验结果,试验结果和仿真有很好的一致性.试验结果表明:综合脉冲漏磁场的三维峰值扫描电压可以对缺陷的长度和宽度进行检测,而三维分量差分信号中的过零时间随缺陷的深度变化而变化,且不随缺陷宽度的改变而改变,由此可以检测缺陷的深度.三维脉冲漏磁检测系统使缺陷的定量检测有了可能.     

载荷作用下管道漏磁内检测信号定量化研究

管道漏磁内检测技术是国际公认的长输油气管道安全维护的最有效方法。为解决载荷作用下长输油气管道漏磁内检测信号定量化问题,本文基于J-A理论建立了改进的三维磁荷数学模型,分析了管道缺陷在内压作用下的磁力学效应对漏磁信号的影响规律,研究了外部载荷作用下缺陷尺寸对漏磁信号影响规律,并通过系统的实验验证了理论模型的正确性。研究结果表明：管道内压增加,材料磁化强度减小,漏磁信号径向分量和轴向分量呈指数函数下降规律;漏磁信号径向分量峰值和轴向分量极大值随着缺陷深度增加而增加,增长率逐渐降低,特征值分别变化6.5%和14.7%;径向分量峰值增长率随长度增加而逐渐降低,轴向极大值线性减小,特征值分别变化21.0%和36.8%,轴向分量对缺陷深度和长度变化更敏感。     

漏磁法管道壁厚检测装置研究

介绍了电磁激励式漏磁原理,基于该原理设计了一种管道壁厚检测系统。并对系统的机械组成、整体结构、工作原理、软件设计做了详细的介绍。针对该系统进行了试验研究,表明检测结果准确、测量速度较快、实用性强。系统已投入应用,并取得了大量的实测数据。     

在线压缩感知方法及其在漏磁检测中的应用

以长距离油管的漏磁检测系统为研究对象,研究了漏磁检测数据的在线压缩算法。针对嵌入式在线工作环境下,传统的数据压缩方法难以应用的问题,引入压缩感知(CS)理论,提出了漏磁检测数据在线CS压缩方法。确定了小波基作为漏磁信号的最佳稀疏表示基,并推导了小波稀疏基矩阵的数学表达公式;提出Welch界和PRP共轭梯度算法的测量矩阵优化算法;提出了漏磁检测数据的重要数据段筛选方法,极大地减少了数据存储量。仿真试验证明了所提出在线压缩算法极大地减少了在线环境压缩编码的运算复杂度,具有简单迅速、压缩比高、重构精度高等优点,符合漏磁检测数据在线压缩的实际要求。     

斜拉索表层断丝缺陷漏磁检测圆环阵列传感器

针对直径95 mm的斜拉索,建立了三维磁偶极子模型,计算分析了断丝缺陷圆截面的均布磁荷在三维空间形成的漏磁场,重点讨论了单根断丝形成的轴向漏磁场分量在空间的分布规律。构建了轴向漏磁场分量扫查系统,实验验证了模型对单根断丝漏磁场计算结果的准确性。采用-6 d B阈值法确定了轴向漏磁场分量在圆周方向的有效扩散角度约为±6°,以此确定了圆环阵列漏磁传感器的最低阵元数量为30。研制了适用于斜拉索表层断丝缺陷检测的圆环阵列传感器,在提离距离为8 mm的条件下实现了斜拉索表层多处断丝缺陷的扫查成像与定位,并对比分析了阵元数量对成像质量的影响。为研制大直径斜拉索表层缺陷漏磁检测圆环阵列传感器提供了方法借鉴。     

一种快速计算二维缺陷漏磁场的有限元建模和求解方法

漏磁检测的速度快,灵敏度高,检测过程操作简单,是一种常用的铁磁材料无损检测方法,其中有限元模型被广泛用于漏磁检测中。有限元模型的求解精度高但是计算时间较长,因此,本文提出了一种快速计算二维缺陷漏磁场的有限元建模和求解方法,在保证精度的同时缩短计算时间。通过对有限元数值计算的理论推导,建立了漏磁场的有限元模型,首先采用六节点三角形单元划分网格,其次使用稀疏矩阵的形式求解方程组,再利用边界条件矩阵零空间的正交基求解出磁势。与COMSOL仿真软件的计算结果进行比较,表明本文所建模型是正确可行的。经过实测数据验证,该模型相比于传统有限元模型有明显的性能提升,精度上最大提高83.49%,计算时间能减少95.43%,为研究不规则缺陷的漏磁重构提供了快速有效的正演模型。