專(zhuān)利名稱(chēng)：石油儲(chǔ)罐底板超聲導(dǎo)波檢測(cè)方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種大型平板類(lèi)構(gòu)件或石油儲(chǔ)罐底板超聲導(dǎo)波檢測(cè)方法和系統(tǒng)，涉及超聲波的測(cè)量和管道系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
石油儲(chǔ)罐作為國(guó)家石油戰(zhàn)略儲(chǔ)備的重要設(shè)備，其作用對(duì)戰(zhàn)略目標(biāo)實(shí)現(xiàn)有著重要意義。隨著我國(guó)石油戰(zhàn)略儲(chǔ)備計(jì)劃的實(shí)施，大型石油儲(chǔ)罐的容量和數(shù)量將進(jìn)一步增加。大型石油儲(chǔ)罐長(zhǎng)年在自然環(huán)境和液位變化條件下運(yùn)行，受到多種不利因素影響，不可避免地受到各種損傷。特別是環(huán)境中的化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕所引發(fā)的腐蝕穿孔、裂紋擴(kuò)展以及破裂等，造成介質(zhì)泄漏，引起嚴(yán)重災(zāi)害和環(huán)境污染，給國(guó)家財(cái)產(chǎn)造成巨大損失。根據(jù)有關(guān)調(diào)查資料，在油罐腐蝕中，底板腐蝕占80%。因此，儲(chǔ)罐底板的腐蝕情況已成為評(píng)價(jià)整個(gè)儲(chǔ)罐使用壽命的依據(jù)。世界各國(guó)均以法律的形式要求必須對(duì)儲(chǔ)罐進(jìn)行定期的檢查， 而檢查的重點(diǎn)就是儲(chǔ)罐的底板。然而，常規(guī)的儲(chǔ)罐罐底檢測(cè)方法均要停止油罐收發(fā)作業(yè)和清罐、除銹、甚至拆保溫等工序，其油品損失和施工措施費(fèi)用很高，并且耗時(shí)長(zhǎng)、效率低。因此，研發(fā)一種能夠?qū)?chǔ)罐底板實(shí)現(xiàn)在役檢測(cè)的低損耗無(wú)損檢測(cè)方法，已經(jīng)成為石化行業(yè)無(wú)損檢測(cè)研究的熱點(diǎn)之一。CN101762635A公開(kāi)了一種油罐底板超聲導(dǎo)波檢測(cè)方法。CN101666783A公開(kāi)了一種用于油罐罐底板超聲導(dǎo)波檢測(cè)方法?！稛o(wú)損檢測(cè)》第32卷第11期公開(kāi)了一種儲(chǔ)罐底板缺陷的相控陣超聲導(dǎo)波的圖像重建方法。這些方法雖然對(duì)儲(chǔ)罐底板缺陷的檢測(cè)有一定效果，但檢測(cè)距離不長(zhǎng)，精度和定位準(zhǔn)確度都有限。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是發(fā)明一種激發(fā)能量大、檢測(cè)距離長(zhǎng)、精度和定位準(zhǔn)確的石油儲(chǔ)罐底板超聲導(dǎo)波檢測(cè)方法和系統(tǒng)。針對(duì)上述實(shí)際檢測(cè)需要，根據(jù)儲(chǔ)罐底板的形狀特征，即典型的薄板結(jié)構(gòu)，本發(fā)明利用超聲導(dǎo)波對(duì)儲(chǔ)罐底板進(jìn)行檢測(cè)，即在儲(chǔ)罐底板的不同位置，安裝超聲傳感器，使超聲導(dǎo)波聚焦于儲(chǔ)罐底板的各個(gè)位置。圖4-圖8給出了各種超聲傳感器的安裝位置和聚焦的示意圖。本石油儲(chǔ)罐底板超聲導(dǎo)波檢測(cè)方法見(jiàn)圖I，數(shù)據(jù)采集總流程為I)參數(shù)設(shè)定總發(fā)射通道數(shù)M，總接收通道數(shù)N，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，增益等；2)設(shè)定當(dāng)前激勵(lì)通道(通道號(hào)…)，當(dāng)前接收通道(通道號(hào)…)；3)進(jìn)入單次采集循環(huán)；4)是否所有接收通道完成，未完成，則返回設(shè)定；完成，則進(jìn)入下步；5)是否所有發(fā)射通道完成，未完成，則返回設(shè)定；完成，則結(jié)束。其中單次采集循環(huán)流程(見(jiàn)圖2)為I)指定通道激勵(lì)；
2)設(shè)定通道延時(shí)接收(一個(gè)或多個(gè));3)原始數(shù)據(jù)上傳至軟件部分；4)數(shù)據(jù)拼合；5)是否達(dá)到預(yù)定采集長(zhǎng)度？如是，則結(jié)束采集，形成波形文件；如否，則接收延時(shí)增加后返回指定通道激勵(lì)。超聲檢測(cè)信號(hào)的采集和存儲(chǔ)過(guò)程通過(guò)三個(gè)嵌套的循環(huán)過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)，按照嵌套層次由外及內(nèi)分別為發(fā)射循環(huán)、接收循環(huán)、單次采集循環(huán)；在完成超聲導(dǎo)波傳感器陣列的布置，并在軟件界面上完成總發(fā)射通道數(shù)、總接收通道數(shù)、各通道發(fā)射延時(shí)，采集數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、通道 接收增益等參數(shù)的設(shè)定后，系統(tǒng)即進(jìn)入發(fā)射循環(huán)過(guò)程；發(fā)射循環(huán)依次對(duì)設(shè)定的激勵(lì)通道進(jìn)行設(shè)置和觸發(fā)，直到設(shè)定的所用發(fā)射通道均已完成，結(jié)束循環(huán)；接收循環(huán)為第二層循環(huán)，當(dāng)某一設(shè)定的激勵(lì)通道或激勵(lì)通道組合進(jìn)行發(fā)射時(shí)，所有設(shè)定的對(duì)應(yīng)的接收通道依次進(jìn)行接收，直到所有設(shè)定的接收組合完成后，跳出該循環(huán)；單次采集循環(huán)為最內(nèi)層循環(huán)，實(shí)現(xiàn)在指定激勵(lì)通道和指定接收通道條件下的數(shù)據(jù)采集。由于石油儲(chǔ)罐底板檢測(cè)的數(shù)據(jù)量較大，一般超聲電子系統(tǒng)的板上緩存不能滿足數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存要求，因此采用分時(shí)采集拼接的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集。通過(guò)改變接收通道的延時(shí)來(lái)獲得更大時(shí)間范圍內(nèi)的檢測(cè)信號(hào)，每次延時(shí)采集完成后即將數(shù)據(jù)上傳到上位計(jì)算機(jī)，由數(shù)據(jù)拼接模塊完成拼接，并反饋已采集的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，如果已采集的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度未達(dá)到預(yù)設(shè)長(zhǎng)度，則增加延時(shí)值，進(jìn)行下一次延時(shí)采集；如果已采集的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度已達(dá)到預(yù)設(shè)長(zhǎng)度，則結(jié)束采集，并自動(dòng)生成存儲(chǔ)文件，將采集的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到預(yù)設(shè)目錄下。依照上述方法，本發(fā)明的石油儲(chǔ)罐底板超聲導(dǎo)波檢測(cè)系統(tǒng)(見(jiàn)圖3)的組成包括三部分超聲導(dǎo)波傳感器陣列、多通道超聲電子系統(tǒng)以及硬件部分的檢測(cè)數(shù)據(jù)的處理和聲成像系統(tǒng)。所述多通道超聲電子系統(tǒng)由激勵(lì)部分和接收部分組成；所述檢測(cè)數(shù)據(jù)的處理和聲成像系統(tǒng)由檢測(cè)參數(shù)設(shè)置模塊、數(shù)據(jù)采集和拼接模塊、數(shù)據(jù)處理和聲成像模塊三部分組成。超聲導(dǎo)波傳感器陣列輸出接多通道超聲電子系統(tǒng)的接收部分，接收部分的輸出接數(shù)組采集和拼接模塊，數(shù)組采集和拼接模塊輸出接數(shù)據(jù)處理和聲成像模塊；檢測(cè)參數(shù)設(shè)置模塊輸出接多通道超聲電子系統(tǒng)的激勵(lì)部分，激勵(lì)部分的輸出接超聲導(dǎo)波傳感器陣列。所述超聲導(dǎo)波傳感器陣列的布置檢測(cè)傳感器采用粘接的方式布置于儲(chǔ)罐底板的邊緣板處，如圖4所示，粘接前需對(duì)粘接表面做簡(jiǎn)單處理，以保證傳感器與邊緣板的緊密接觸；根據(jù)被檢底板的直徑、衰減、缺陷特征等參數(shù)，選擇合適的傳感器分組(每組的傳感器數(shù)，以及該組傳感器用于發(fā)射、接收、或者自發(fā)自收等)和檢測(cè)位置，在保證檢測(cè)靈敏度的前提下，實(shí)現(xiàn)最大的檢測(cè)范圍；根據(jù)被檢儲(chǔ)罐底板的不同直徑和衰減情況，可以選擇下述四種檢測(cè)方式圖5所示，對(duì)于較小直徑的儲(chǔ)罐底板，將若干個(gè)/組傳感器均布在邊緣板的圓周上，每個(gè)傳感器依次發(fā)射，所有傳感器接收；圖6所示為所有傳感器布置在底板的一側(cè)，根據(jù)檢測(cè)深度不同，按照不同的激勵(lì)規(guī)則，形成不同深度的焦點(diǎn)；接收檢測(cè)信號(hào)時(shí)則根據(jù)需要，選擇某幾個(gè)位置的傳感器進(jìn)行綜合孔徑接收，或使用全部傳感器進(jìn)行接收；圖7所示為過(guò)直徑的透射式檢測(cè)，對(duì)于直徑較大，或衰減較嚴(yán)重的儲(chǔ)罐底板，采用此方式；將所有傳感器分為兩組，分別用作相控發(fā)射和相控接收，在圓周上依次進(jìn)行180°掃描，實(shí)現(xiàn)對(duì)底板內(nèi)部缺陷的檢測(cè)；對(duì)于直徑很大，衰減嚴(yán)重的儲(chǔ)罐底板，采用圖8的方式進(jìn)行檢測(cè)；在保證檢測(cè)靈敏度的前提下，將傳感器分為兩組，按一定角度布置在圓周上，這兩組傳感器的公共覆蓋范圍即為有效檢測(cè)區(qū)域；通過(guò)將被檢底板劃分為不同區(qū)域，則依次完成各區(qū)域的檢測(cè)；對(duì)于在當(dāng)前靈敏度下無(wú)法檢測(cè)的部分，則需要切換較低頻率的傳感器，犧牲檢測(cè)靈敏度以換取更大的檢測(cè)范圍；
所述多通道超聲電子系統(tǒng)為為便于擴(kuò)展和降低成本，多通道超聲電子系統(tǒng)由16個(gè)模擬通道和4個(gè)數(shù)字通道組成，各通道間的工作參數(shù)和時(shí)序由軟件部分來(lái)控制；由于各模擬通道和數(shù)字通道的相互之間的獨(dú)立性，該檢測(cè)系統(tǒng)較為方便的擴(kuò)展到更多通道，而控制軟件基本不需要修改；所述檢測(cè)數(shù)據(jù)的處理和聲成像系統(tǒng)為由于本檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)超聲波檢測(cè)信號(hào)采用全波列采集的信號(hào)存儲(chǔ)方式，保存了可獲得的最原始的射頻信號(hào)；因此在后處理軟件中對(duì)檢測(cè)信號(hào)采用多種處理方式；使用的信號(hào)處理方法包括各種濾波、差值、抽取、自相關(guān)和互相關(guān)、功率譜分析、小波變換、傅里葉分析、短時(shí)傅里葉分析等；采用的聲成像方式包括B掃描成像、C掃描成像、P掃描成像等；其中本發(fā)明的石油儲(chǔ)罐底板超聲導(dǎo)波檢測(cè)系統(tǒng)中的多通道超聲電子系統(tǒng)以及檢測(cè)數(shù)據(jù)的處理和聲成像系統(tǒng)的電原理如圖9所示；有主控軟件控制的上位機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口與下位機(jī)控制核心CPU連接，有矩陣健盤(pán)輸入、液晶顯示輸出、儲(chǔ)存單元及電源單元供電的CPU總線接口與多個(gè)四通道超聲信號(hào)卡連接；上位機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口與下位機(jī)控制核心(CPU(ARM9))通信，寫(xiě)入由主控軟件設(shè)定的各項(xiàng)檢測(cè)參數(shù)；CPU(ARM9)根據(jù)檢測(cè)參數(shù)控制各超聲信號(hào)卡工作，按照時(shí)序激勵(lì)和接收超聲，同時(shí)對(duì)接收到的超聲信號(hào)進(jìn)行緩存，并在上位機(jī)允許中斷時(shí)，傳輸給上位機(jī)，由主控軟件進(jìn)行進(jìn)一步的分析；四通道超聲信號(hào)卡為該系統(tǒng)硬件的重要組成部分，其電原理如圖10所示；與CPU總線接口連接的FPGA(EP2C8Q)輸出接高壓模塊，高壓模塊輸出接多個(gè)發(fā)射單元；多個(gè)接收單元輸出接4選I通道選擇器，4選I通道選擇器輸出依次串接程控放大器、信號(hào)濾波器、A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器輸出接FPGA，程控放大器、信號(hào)濾波器也有輸出接FPGA ；該四通道超聲信號(hào)卡的控制核心為FPGA，并通過(guò)CPU總線與下位機(jī)控制核心ARM通信。FPGA從總線上讀入各項(xiàng)檢測(cè)參數(shù)后，控制高壓模塊和通道選擇器，按照時(shí)序?qū)Ω魍ǖ腊l(fā)射單元進(jìn)行激勵(lì)，并采集相應(yīng)通道的信號(hào)；在設(shè)定的時(shí)域長(zhǎng)度內(nèi)，超聲信號(hào)卡按照預(yù)定參數(shù)對(duì)信號(hào)進(jìn)行程控放大，濾波，最后進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的超聲檢測(cè)信號(hào)通過(guò)FPGA傳輸給下位機(jī)控制核心CPU(ARM)。本檢測(cè)系統(tǒng)針對(duì)石油儲(chǔ)罐的底板檢測(cè)需求而研制，但也可應(yīng)用于其他大型板類(lèi)構(gòu)件的超聲無(wú)損檢測(cè)。本發(fā)明適用于儲(chǔ)罐底板缺陷的檢測(cè)，本方法激發(fā)能量更大(400W)、檢測(cè)距離更長(zhǎng)(大于3米)、精度和定位更準(zhǔn)確(小于10厘米)，可為儲(chǔ)罐底板缺陷檢測(cè)提供更快更經(jīng)濟(jì)的方式。


圖I檢測(cè)系統(tǒng)控制流程圖(外層循環(huán))圖2檢測(cè)系統(tǒng)控制流程圖(內(nèi)層循環(huán))圖3石油儲(chǔ)罐底板超聲導(dǎo)波檢測(cè)系統(tǒng)原理框4傳感器陣列布置示意 圖5小直徑底板的檢測(cè)方法示意6針對(duì)不同位置的聚焦7過(guò)中心的聚焦發(fā)射和接收示意8某靶點(diǎn)的偏轉(zhuǎn)聚焦發(fā)射和接收示意9檢測(cè)系統(tǒng)電路原理10四通道超聲信號(hào)卡電路原理11被檢試件成像區(qū)域示意12檢測(cè)成像結(jié)果圖
具體實(shí)施例方式實(shí)施例.以本例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施方式
并對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。本例是一實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，其構(gòu)成如圖3所示，由超聲導(dǎo)波傳感器陣列、多通道超聲電子系統(tǒng)以及硬件部分的檢測(cè)數(shù)據(jù)的處理和聲成像系統(tǒng)組成。本例的多通道超聲電子系統(tǒng)以及檢測(cè)數(shù)據(jù)的處理和聲成像系統(tǒng)的電原理如圖9所示；有主控軟件控制的上位機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口與下位機(jī)控制核心CPU連接，有矩陣健盤(pán)輸入、液晶顯示輸出、儲(chǔ)存單元及電源單元供電的CPU總線接口與多個(gè)四通道超聲信號(hào)卡連接;四通道超聲信號(hào)卡為該系統(tǒng)硬件的重要組成部分，其電原理如圖10所示；與CPU總線接口連接的FPGA(EP2C8Q)輸出接高壓模塊，高壓模塊輸出接多個(gè)發(fā)射單元；多個(gè)接收單元輸出接4選I通道選擇器，4選I通道選擇器輸出依次串接程控放大器、信號(hào)濾波器、A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器輸出接FPGA，程控放大器、信號(hào)濾波器也有輸出接FPGA ；其中上位機(jī)選；上位機(jī)選A-790可擴(kuò)展軍用加固筆記本；FPGA 選 EP2C8Q ；高壓模塊選500V ACDC模塊；發(fā)射單元選 IRF 840s ；接收單元選RLC傳感器阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)；4選I通道選擇器選74HC4051 ；程控放大器選AD603 ；信號(hào)濾波器選無(wú)源二級(jí)π形網(wǎng)絡(luò)；
A/D 轉(zhuǎn)換器選 AD9215。本例在一 5萬(wàn)立方米的原油儲(chǔ)罐的底板作試驗(yàn)。被檢試件成像區(qū)域示意圖如圖11所示。圖12所示為對(duì)本系統(tǒng)的檢測(cè)信號(hào)應(yīng)用數(shù)字聚焦反演成像算法進(jìn)行聲成像處理的結(jié)果O實(shí)驗(yàn)所使用的探頭陣列由10個(gè)超聲導(dǎo)波傳感器組成，布置采用圖6的方式。檢測(cè)試件的材料與石油儲(chǔ)罐邊緣板的材料相同，厚度為10mm。在距探頭前沿2500mm處加工有如下人工缺陷，如圖4所示1，直徑5mm的通孔；2，尺寸為30mmX4mmX 2. 5mm的刻槽,2. 5mm為槽深；3，直徑IOmm的通孔；4，直徑20mm的通孔。四個(gè)人工缺陷間的水平間距如下1和2之間相差I(lǐng)OOmm ；2和3之間相差I(lǐng)OOmm ；3和4之間相差200臟，缺陷3與傳感器陣列前沿距離為2500mm。數(shù)據(jù)采集總流程為I)參數(shù)設(shè)定總發(fā)射通道數(shù)M，總接收通道數(shù)N，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，增益等； 2)設(shè)定當(dāng)前激勵(lì)通道(通道號(hào)…)，當(dāng)前接收通道(通道號(hào)…)；3)進(jìn)入單次采集循環(huán)；4)是否所有接收通道完成，未完成，則返回設(shè)定；完成，則進(jìn)入下步；5)是否所有發(fā)射通道完成，未完成，則返回設(shè)定；完成，則結(jié)束。其中單次采集循環(huán)流程(見(jiàn)圖2)為I)指定通道激勵(lì)；2)設(shè)定通道延時(shí)接收(一個(gè)或多個(gè))；3)原始數(shù)據(jù)上傳至軟件部分；4)數(shù)據(jù)拼合；5)是否達(dá)到預(yù)定采集長(zhǎng)度？如是，則結(jié)束采集，形成波形文件；如否，則接收延時(shí)增加后返回指定通道激勵(lì)。應(yīng)用數(shù)字聚焦反演成像算法得出的聲成像結(jié)果如圖5所示，各人工缺陷的聲成像結(jié)果以對(duì)應(yīng)的數(shù)字標(biāo)出。成像結(jié)果正確反映了各個(gè)人工缺陷間的相對(duì)位置關(guān)系，但是成像的橫向分辨率尚有待改善。通過(guò)修正成像算法，或者選用其他更合適的成像算法，則可以有效的改善成像結(jié)果。
權(quán)利要求
1.一種石油儲(chǔ)罐底板超聲導(dǎo)波檢測(cè)方法，其特征是在儲(chǔ)罐底板的不同位置，安裝超聲傳感器，使超聲導(dǎo)波聚焦于儲(chǔ)罐底板的各個(gè)位置；超聲檢測(cè)信號(hào)的采集和存儲(chǔ)過(guò)程通過(guò)三個(gè)嵌套的循環(huán)過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)，按照嵌套層次由外及內(nèi)分別為發(fā)射循環(huán)、接收循環(huán)、單次采集循環(huán)；在完成超聲導(dǎo)波傳感器陣列的布置，并在軟件界面上完成總發(fā)射通道數(shù)、總接收通道數(shù)、各通道發(fā)射延時(shí)，采集數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、通道接收增益參數(shù)的設(shè)定后，系統(tǒng)即進(jìn)入發(fā)射循環(huán)過(guò)程; 發(fā)射循環(huán)依次對(duì)設(shè)定的激勵(lì)通道進(jìn)行設(shè)置和觸發(fā)，直到設(shè)定的所用發(fā)射通道均已完成，結(jié)束循環(huán)； 接收循環(huán)為第二層循環(huán)，當(dāng)某一設(shè)定的激勵(lì)通道或激勵(lì)通道組合進(jìn)行發(fā)射時(shí)，所有設(shè)定的對(duì)應(yīng)的接收通道依次進(jìn)行接收，直到所有設(shè)定的接收組合完成后，跳出該循環(huán)； 檢測(cè)方法的流程為 1)參數(shù)設(shè)定總發(fā)射通道數(shù)M，總接收通道數(shù)N，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，增益； 2)設(shè)定當(dāng)前激勵(lì)通道，當(dāng)前接收通道； 3)進(jìn)入單次采集循環(huán)； 4)是否所有接收通道完成，未完成，則返回設(shè)定；完成，則進(jìn)入下步； 5)是否所有發(fā)射通道完成，未完成，則返回設(shè)定；完成，則結(jié)束。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的石油儲(chǔ)罐底板超聲導(dǎo)波檢測(cè)方法，其特征是所述單次采集循環(huán)為最內(nèi)層循環(huán)，采用分時(shí)采集拼接的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集；通過(guò)改變接收通道的延時(shí)來(lái)獲得更大時(shí)間范圍內(nèi)的檢測(cè)信號(hào)，每次延時(shí)采集完成后即將數(shù)據(jù)上傳到上位計(jì)算機(jī)，由數(shù)據(jù)拼接模塊完成拼接，并反饋已采集的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，如果已采集的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度未達(dá)到預(yù)設(shè)長(zhǎng)度，則增加延時(shí)值，進(jìn)行下一次延時(shí)采集；如果已采集的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度已達(dá)到預(yù)設(shè)長(zhǎng)度，則結(jié)束采集，并自動(dòng)生成存儲(chǔ)文件，將采集的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到預(yù)設(shè)目錄下；其流程為 1)指定通道激勵(lì)； 2)設(shè)定通道延時(shí)接收； 3)原始數(shù)據(jù)上傳至軟件部分； 4)數(shù)據(jù)拼合； 5)是否達(dá)到預(yù)定采集長(zhǎng)度？如是，則結(jié)束采集，形成波形文件；如否，則接收延時(shí)增加后返回指定通道激勵(lì)。
3.一種使用權(quán)利要求I所述方法的石油儲(chǔ)罐底板超聲導(dǎo)波檢測(cè)系統(tǒng)，其特征是它包括超聲導(dǎo)波傳感器陣列、多通道超聲電子系統(tǒng)以及硬件部分的檢測(cè)數(shù)據(jù)的處理和聲成像系統(tǒng)三部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的石油儲(chǔ)罐底板超聲導(dǎo)波檢測(cè)系統(tǒng)，其特征是所述多通道超聲電子系統(tǒng)由激勵(lì)部分和接收部分組成；所述檢測(cè)數(shù)據(jù)的處理和聲成像系統(tǒng)由檢測(cè)參數(shù)設(shè)置模塊、數(shù)據(jù)采集和拼接模塊、數(shù)據(jù)處理和聲成像模塊三部分組成； 超聲導(dǎo)波傳感器陣列輸出接多通道超聲電子系統(tǒng)的接收部分，接收部分的輸出接數(shù)組采集和拼接模塊，數(shù)組采集和拼接模塊輸出接數(shù)據(jù)處理和聲成像模塊；檢測(cè)參數(shù)設(shè)置模塊輸出接多通道超聲電子系統(tǒng)的激勵(lì)部分，激勵(lì)部分的輸出接超聲導(dǎo)波傳感器陣列。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的石油儲(chǔ)罐底板超聲導(dǎo)波檢測(cè)系統(tǒng)，其特征是所述超聲導(dǎo)波傳感器陣列的布置根據(jù)被檢底板的直徑、衰減、缺陷特征參數(shù)，選擇合適的傳感器分組和檢測(cè)位置，在保證檢測(cè)靈敏度的前提下，實(shí)現(xiàn)最大的檢測(cè)范圍； 檢測(cè)傳感器采用粘接的方式布置于儲(chǔ)罐底板的邊緣板處，粘接前需對(duì)粘接表面做簡(jiǎn)單處理，傳感器與邊緣板的緊密接觸。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或5所述的石油儲(chǔ)罐底板超聲導(dǎo)波檢測(cè)系統(tǒng)，其特征是對(duì)于較小直徑的儲(chǔ)罐底板，將若干個(gè)/組傳感器均布在邊緣板的圓周上，每個(gè)傳感器依次發(fā)射，所有傳感器接收。
7.根據(jù)權(quán)利要求3或5所述的石油儲(chǔ)罐底板超聲導(dǎo)波檢測(cè)系統(tǒng)，其特征是所有傳感器布置在底板的一側(cè)，根據(jù)檢測(cè)深度不同，按照不同的激勵(lì)規(guī)則，形成不同深度的焦點(diǎn)；接收檢測(cè)信號(hào)時(shí)則根據(jù)需要，選擇某幾個(gè)位置的傳感器進(jìn)行綜合孔徑接收，或使用全部傳感器進(jìn)行接收。
8.根據(jù)權(quán)利要求3或5所述的石油儲(chǔ)罐底板超聲導(dǎo)波檢測(cè)系統(tǒng)，其特征是過(guò)直徑的透射式檢測(cè)，對(duì)于直徑較大，或衰減較嚴(yán)重的儲(chǔ)罐底板，將所有傳感器分為兩組，分別用作相控發(fā)射和相控接收，在圓周上依次進(jìn)行180°掃描。
9.根據(jù)權(quán)利要求3或5所述的石油儲(chǔ)罐底板超聲導(dǎo)波檢測(cè)系統(tǒng)，其特征是對(duì)于直徑很大，衰減嚴(yán)重的儲(chǔ)罐底板，在保證檢測(cè)靈敏度的前提下，將傳感器分為兩組，按一定角度布置在圓周上，這兩組傳感器的公共覆蓋范圍即為有效檢測(cè)區(qū)域；通過(guò)將被檢底板劃分為不同區(qū)域，則依次完成各區(qū)域的檢測(cè)；對(duì)于在當(dāng)前靈敏度下無(wú)法檢測(cè)的部分，則需要切換較低頻率的傳感器，犧牲檢測(cè)靈敏度以換取更大的檢測(cè)范圍。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的石油儲(chǔ)罐底板超聲導(dǎo)波檢測(cè)系統(tǒng)，其特征是所述多通道超聲電子系統(tǒng)由16個(gè)模擬通道和4個(gè)數(shù)字通道組成，各通道間的工作參數(shù)和時(shí)序由軟件部分來(lái)控制。
11.根據(jù)權(quán)利要求3所述的石油儲(chǔ)罐底板超聲導(dǎo)波檢測(cè)系統(tǒng)，其特征是油儲(chǔ)罐底板超聲導(dǎo)波檢測(cè)系統(tǒng)中的多通道超聲電子系統(tǒng)以及檢測(cè)數(shù)據(jù)的處理和聲成像系統(tǒng)的電原理為有主控軟件控制的上位機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口與下位機(jī)控制核心CPU連接，有矩陣健盤(pán)輸入、液晶顯示輸出、儲(chǔ)存單元及電源單元供電的CPU總線接口與多個(gè)四通道超聲信號(hào)卡連接； 上位機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口與下位機(jī)控制核心CPU通信，寫(xiě)入由主控軟件設(shè)定的各項(xiàng)檢測(cè)參數(shù)；CPU根據(jù)檢測(cè)參數(shù)控制各超聲信號(hào)卡工作，按照時(shí)序激勵(lì)和接收超聲，同時(shí)對(duì)接收到的超聲信號(hào)進(jìn)行緩存，并在上位機(jī)允許中斷時(shí)，傳輸給上位機(jī)，由主控軟件進(jìn)行進(jìn)一步的分析。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的石油儲(chǔ)罐底板超聲導(dǎo)波檢測(cè)系統(tǒng)，其特征是所述四通道超聲信號(hào)卡為與CPU總線接口連接的FPGA輸出接高壓模塊，高壓模塊輸出接多個(gè)發(fā)射單元；多個(gè)接收單元輸出接4選I通道選擇器，4選I通道選擇器輸出依次串接程控放大器、信號(hào)濾波器、A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器輸出接FPGA，程控放大器、信號(hào)濾波器也有輸出接FPGA ； 該四通道超聲信號(hào)卡的控制核心為FPGA，并通過(guò)CPU總線與下位機(jī)控制核心ARM通信；FPGA從總線上讀入各項(xiàng)檢測(cè)參數(shù)后，控制高壓模塊和通道選擇器，按照時(shí)序?qū)Ω魍ǖ腊l(fā)射單元進(jìn)行激勵(lì)，并采集相應(yīng)通道的信號(hào)；在設(shè)定的時(shí)域長(zhǎng)度內(nèi)，超聲信號(hào)卡按照預(yù)定參數(shù)對(duì)信號(hào)進(jìn)行程控放大，濾波，最后進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的超聲檢測(cè)信號(hào)通過(guò)FPGA傳輸給下位機(jī)控制核心CPU。
全文摘要
本發(fā)明是一種大型平板類(lèi)構(gòu)件或石油儲(chǔ)罐底板超聲導(dǎo)波檢測(cè)方法和系統(tǒng)。在儲(chǔ)罐底板的不同位置，安裝超聲導(dǎo)波傳感器，使超聲導(dǎo)波聚焦于儲(chǔ)罐底板的各個(gè)位置；檢測(cè)方法的流程為1)參數(shù)設(shè)定總發(fā)射通道數(shù)M，總接收通道數(shù)N，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，增益；2)設(shè)定當(dāng)前激勵(lì)通道，當(dāng)前接收通道；3)進(jìn)入單次采集循環(huán)；4)是否所有接收通道完成，未完成，則返回設(shè)定；完成，則進(jìn)入下步；5)是否所有發(fā)射通道完成，未完成，則返回設(shè)定；完成，則結(jié)束。本發(fā)明激發(fā)能量大、檢測(cè)距離長(zhǎng)、精度和定位準(zhǔn)確。
文檔編號(hào)G01N29/06GK102778507SQ20111012464
公開(kāi)日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2011年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月13日
發(fā)明者佟文強(qiáng), 馮展軍, 劉哲, 劉廣文, 王禹欽, 王維斌, 艾慕陽(yáng), 蔣先堯, 趙丑民, 陳健峰 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣股份有限公司