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

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、衰減小、且聲場覆蓋整個壁厚等優(yōu)點，特別適用于對管道進行長距離、大范圍及全結(jié)構(gòu)檢測。低頻段軸對稱縱向模態(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，便于缺陷回波信號的分析和處理，是目前常規(guī)超聲導(dǎo)波檢測技術(shù)主要采用的檢測模態(tài)。由于軸對稱模態(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，缺陷反射回波的能量大，而當(dāng)截面損失小時，缺陷反射回波能量小。在實際工程檢測中，一條管道中可能同時存在多個缺陷，而對于截面損失率較小的多個缺陷，當(dāng)采用l(0,2)或t(0,1)模態(tài)作為檢測模態(tài)時其反射回波的能量會很小，在時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信號的幅值系數(shù)與延遲時間，以改變超聲導(dǎo)波能量聚焦點在管道中的位置，在不同位置進行多次檢測，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間和幅值系數(shù)是管道幾何尺寸、待聚焦點、激勵源尺寸和激勵信號頻率等的非線性函數(shù)。采用該方法進行管中導(dǎo)波檢測時，首先需要建立精確的管道檢測模型，計算出在待聚焦點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)換能器陣列的單個陣元，并在待聚焦點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，實驗測出彎曲模態(tài)導(dǎo)波能量在待聚焦點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時各通道幅值系數(shù)和延遲時間。再者，采用這種聚焦方式只能實現(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預(yù)定的位置，而不能實現(xiàn)超聲導(dǎo)波能量在缺陷位置的自動聚焦，因此，該方法對整條管道缺陷的檢測過程只能采取逐點聚焦掃描方式，僅僅當(dāng)缺陷恰好位于所調(diào)節(jié)的導(dǎo)波能量聚焦點時，才能得到有效的檢測結(jié)果。總之，該方法不僅對各聚焦點幅值系數(shù)和延遲時間的獲取過程較為復(fù)雜，而且對管中不同目標位置的聚焦檢測導(dǎo)致大量時間浪費在對很多不存在缺陷部位的聚焦掃描檢測。

申請?zhí)枮閏n200610144294.0，發(fā)明名稱為《管道缺陷的超聲導(dǎo)波時間反轉(zhuǎn)檢測裝置及方法》中公開了一種采用相同時間起點和相同寬度矩形窗獲取各通道反轉(zhuǎn)激勵信號的方法，實現(xiàn)了導(dǎo)波能量在缺陷位置的時間-空間聚焦，顯著提高了對單個小缺陷的檢測能力。但該方法在每次檢測時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波包與第一次端面回波之間的信息時，對于包含多個缺陷的較長管道，會使得多個缺陷波包疊加，導(dǎo)致缺陷的漏檢；當(dāng)矩形窗較窄時，需要能從常規(guī)超聲導(dǎo)波檢測結(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模態(tài)反射回波的完整信息，而在實際工程應(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的超聲導(dǎo)波分段自聚焦檢測方法。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是在對管中待檢區(qū)域進行分段自聚焦檢測時，如何控制陣列中各通道激勵信號的波形，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現(xiàn)超聲導(dǎo)波的模態(tài)控制，而且還要能實現(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：通過將管道沿長度方向劃分為n（n>2）段區(qū)間，并將其對應(yīng)到m（m>16）個陣元同時激勵和m個陣元同時接收的常規(guī)導(dǎo)波檢測方式檢測到的時程曲線上，將n段區(qū)間中m個陣元接收的波形數(shù)據(jù)點歸一化并逆序排列后合成為對應(yīng)陣元的激勵信號，依據(jù)聲互易定理，當(dāng)某段區(qū)間激勵波形中包含缺陷波包信息時，各陣元發(fā)射的激勵波形將會重新返回缺陷位置，從而實現(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，各陣元發(fā)射激勵波形時不存在自聚焦現(xiàn)象，從而可依據(jù)所有陣元接收信號疊加結(jié)果的信噪比是否優(yōu)于常規(guī)超聲導(dǎo)波檢測結(jié)果來判斷某段區(qū)間是否存在缺陷。針對信噪比優(yōu)于常規(guī)超聲導(dǎo)波檢測結(jié)果的某段區(qū)間的自聚焦檢測信號，可對該檢測信號進行分析，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）采用相同幅值的時域較短頻率窄帶脈沖信號同時激勵沿管道端部圓周方向等間隔分布的m個換能器陣元，并在激勵信號發(fā)射的起始時刻觸發(fā)啟動各接收通道分別開始接收各陣元檢測到的回波信號，將各通道接收到信號進行疊加以得到常規(guī)超聲導(dǎo)波檢測結(jié)果。

（2）將管道在長度方向的待檢區(qū)域分成n段區(qū)間?？紤]檢測儀器發(fā)射激勵信號的時間及換能器近場區(qū)域的影響，舍棄對距激勵端面激勵信號時域?qū)挾葴p去激勵信號波包峰值時刻的一半乘以檢測模態(tài)在激勵信號中心頻率處的群速度所對應(yīng)距離內(nèi)區(qū)域的自聚焦檢測，并將該區(qū)域截止點作為待檢區(qū)域的起點?？紤]端面回波的影響，將待檢區(qū)域的截止點設(shè)定為距離管道另一端面激勵信號時域?qū)挾燃由霞钚盘柌ò逯禃r刻乘以檢測模態(tài)在激勵信號中心頻率處的群速度所對應(yīng)長度一半的位置處。從待檢區(qū)域的起點開始，以常規(guī)導(dǎo)波檢測時采用的激勵信號時長的倍乘以檢測模態(tài)在激勵信號中心頻率處的群速度所應(yīng)長度將待檢區(qū)域進行劃分，其中為大于1的整數(shù)，最后一段區(qū)間無論長度小于或等于其它區(qū)間均單獨作為一段區(qū)間。將所劃分的區(qū)間對應(yīng)到常規(guī)超聲導(dǎo)波檢測的時程曲線上，其中第1段區(qū)間至第n-1段區(qū)間長度相等，第n區(qū)間的長度小于或等于其它區(qū)間的長度。

（3）分別提取常規(guī)超聲導(dǎo)波檢測時程曲線上從第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，得到m×n個波形數(shù)據(jù)點向量，以所有波形數(shù)據(jù)點的最大值對各向量進行歸一化處理，并將歸一化后的m×n個向量均進行逆序排列。

（4）將第1段區(qū)間所對應(yīng)的m個逆序排列向量中的數(shù)據(jù)點合成為m個激勵信號分別同時激勵各自對應(yīng)的陣元，并在激勵信號發(fā)射的起始時刻觸發(fā)啟動各接收通道分別開始接收各陣元檢測到的回波信號，將各接收通道接收到的信號進行疊加作為對第1段區(qū)間自聚焦檢測的結(jié)果；同理，分別得到2~n段區(qū)間的自聚焦檢測結(jié)果。

（5）對第1段至第n段區(qū)間的自聚焦檢測結(jié)果進行分析，當(dāng)某段區(qū)間自聚焦檢測結(jié)果的信噪比優(yōu)于常規(guī)超聲導(dǎo)波檢測結(jié)果時，可認為該區(qū)間內(nèi)存在缺陷，通過對該區(qū)間自聚焦檢測結(jié)果進行分析，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.自動聚焦，計算簡單。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實現(xiàn)了只將超聲導(dǎo)波自動聚焦在某段區(qū)間內(nèi)的缺陷位置，既避免了計算各通道延遲參數(shù)的復(fù)雜過程，又減少了對管中不存在缺陷部位的逐點聚焦掃描檢測過程。

2.分段檢測，檢測能力高。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，對于長度較長且存在多處缺陷的管道，本發(fā)明可顯著提高對管中多個小缺陷的檢測能力。

附圖說明

圖1是一種用于管道多缺陷檢測的超聲導(dǎo)波分段自聚焦檢測方法流程圖；

圖2是本發(fā)明的常規(guī)超聲導(dǎo)波檢測及分段自聚焦檢測數(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)波檢測及采用本發(fā)明分段自聚焦檢測結(jié)果；其中：（a）常規(guī)超聲導(dǎo)波檢測結(jié)果；（b）第1區(qū)間自聚焦檢測結(jié)果；（c）第2區(qū)間自聚焦檢測結(jié)果；（d）第3區(qū)間自聚焦檢測結(jié)果；（e）第4區(qū)間自聚焦檢測結(jié)果；（f）第5區(qū)間自聚焦檢測結(jié)果；

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

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

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式作進一步詳細描述，以下實施例用于說明本發(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的超聲導(dǎo)波分段自聚焦檢測方法流程圖，在該方法的具體實施過程中可按照圖1所示流程逐步進行。

如圖2是本發(fā)明的常規(guī)超聲導(dǎo)波檢測及分段自聚焦檢測數(shù)據(jù)獲取過程示意圖。下面結(jié)合圖2介紹各段區(qū)間自聚焦檢測時激勵信號的獲取方法及對第i(1≤i≤n)段區(qū)間進行自聚焦檢測的過程。在常規(guī)超聲導(dǎo)波檢測時，為激發(fā)出低階軸對稱模態(tài)，驅(qū)動陣列1中換能器陣元1~m的信號v1(t)~vm(t)需同時加載相同的時域較短頻率窄帶的激勵信號，陣列2中換能器陣元1~m分別同時接收多個缺陷及端面的反射回波信號，陣列2中換能器陣元1~m對應(yīng)的接收信號分別可表示為r1(t)~rm(t)，陣列2中所有換能器陣元接收信號的疊加結(jié)果即為常規(guī)超聲導(dǎo)波檢測結(jié)果。各段區(qū)間自聚焦檢測時激勵信號的獲取方法：分別提取各接收通道時程曲線上從第1段開始至第n段區(qū)間的接收波形數(shù)據(jù)點，得到m×n個波形數(shù)據(jù)點向量，以波形數(shù)據(jù)點的最大值對各向量進行歸一化處理，對應(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)點表示為wi1(t)~wim(t)。對第i(1≤i≤n)段區(qū)間進行自聚焦檢測的過程：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wi1(t)~wim(t)進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)點分別同時激勵陣列2中的1~m個陣元，陣列1中的1~m個陣元接收信號可表示為ri1(t)~rim(t)，所有接收信號疊加結(jié)果即為第i(1≤i≤n)段區(qū)間自聚焦檢測結(jié)果。

實施例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處分別開有兩個相同大小的通透裂紋，裂紋寬度為2mm，沿圓周方向擴展角為8o。其具體檢測步驟為：

（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)波檢測的激勵信號，將其加載在管道端面沿圓周方向均勻分布的48個陣元上，提取距管道端面一1軸向距離2.5mm、周向角度相同的48個陣列節(jié)點上的信息作為回波信號，將48個陣列節(jié)點接收到的回波信號疊加后的作為常規(guī)超聲導(dǎo)波檢測結(jié)果，檢測結(jié)果如圖3(a)所示。

（2）將管道1待檢區(qū)域沿長度方向劃分為5個待檢區(qū)間，各待檢區(qū)間在時程曲線上對應(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)制正弦波激勵信號時域?qū)挾葹?0us,且激勵信號的峰值時間出現(xiàn)在13us，對于壁厚3.5mm鋼管l(0,2)模態(tài)導(dǎo)波在100khz時的群速度為5.33mm/us，考慮檢測儀器發(fā)射激勵信號的時間及換能器近場區(qū)域的影響，舍棄距管道端面一1長度為125.3mm范圍內(nèi)區(qū)域的自聚焦檢測，并將該區(qū)域截止點作為待檢區(qū)域的起點?？紤]端面回波的影響，將待檢區(qū)域的截止點設(shè)定為距端面二2長度為114.6mm處。從待檢區(qū)域起始點開始以l(0,2)模態(tài)導(dǎo)波波包在激勵信號時域?qū)挾葧r間內(nèi)所傳播距離的2.5倍進行劃分，得到長度均為400mm的4個區(qū)間，在第4個區(qū)間截止點至待檢區(qū)域截止點之間還存在一段長度為260mm區(qū)間，將該區(qū)間作為第5區(qū)間。由于計算缺陷或端面位置時，均以缺陷或端面回波波包峰值時刻減去激勵信號波包峰值時刻的時間差乘以檢測模態(tài)在激勵信號中心頻率處的群速度來計算缺陷或端面位置，因此，在將1~5段區(qū)間的起、止點對應(yīng)到時程曲線上時，需將各區(qū)間起、止點距端面一1的距離除以l(0,2)模態(tài)導(dǎo)波在100khz時的群速度后，再加上激勵信號波包峰值對應(yīng)的時刻作為時程曲線上各區(qū)間的起、止點。

（3）從48個陣列節(jié)點常規(guī)導(dǎo)波檢測的時程曲線中，分別提取第1~5段區(qū)間所對應(yīng)的48×5個波形數(shù)據(jù)點向量，將其以最大值歸一化后分別進行逆序排列。

（4）將第1段區(qū)間對應(yīng)的逆序排列的48個波形數(shù)據(jù)點分別激勵對應(yīng)的陣元，并同步采集陣列2陣元上的數(shù)據(jù)進行疊加，作為第1段區(qū)間的自聚焦檢測結(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)間的自聚焦檢測結(jié)果，分別如圖3(c)、圖3(d)、圖3(e)、圖3(f)所示。

（5）從檢測分析可知，第2和4區(qū)域自聚焦檢測結(jié)果的信噪比優(yōu)于常規(guī)超聲導(dǎo)波檢測結(jié)果，而第1、3和5區(qū)間自聚焦檢測結(jié)果的信噪比低于常規(guī)超聲導(dǎo)波檢測結(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)中波包的傳播時間及l(fā)(0,2)模態(tài)導(dǎo)波在100khz時的群速度，可計算出該區(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，與實際位置誤差為0.06%、0.32%。從而可知，當(dāng)對第2區(qū)間進行自聚焦檢測時，能精確檢測出位于該區(qū)間內(nèi)的缺陷位置和端面位置。根據(jù)圖3(e)中波包的傳播時間及l(fā)(0,2)模態(tài)導(dǎo)波在100khz時的群速度，可計算出該區(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，與實際位置誤差為0.42%、0.38%。從而可知，當(dāng)對第4區(qū)間進行自聚焦檢測時，能精確的檢測出位于該區(qū)間內(nèi)的缺陷位置和端面位置。

實施例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處分別開有兩個相同大小的通透裂紋，裂紋寬度為2mm，沿圓周方向擴展角為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)波檢測的激勵信號，將其加載在管道端面一1沿圓周方向均勻分布的48個陣元，提取距端面一1軸向距離2.5mm、周向角度相同的48個陣元的信息作為回波信號，將48個陣列節(jié)點接收的回波信號疊加后作為常規(guī)超聲導(dǎo)波檢測結(jié)果，如圖4(a)所示。

（2）將管道1待檢區(qū)域沿長度方向劃分為5個待檢區(qū)間，各待檢區(qū)間在時程曲線上對應(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)制正弦波激勵信號時域?qū)挾葹?0us,且激勵信號的峰值時間出現(xiàn)在13us，對于壁厚3.5mm鋼管l(0,2)模態(tài)導(dǎo)波在100khz時的群速度為5.33mm/us，考慮檢測儀器發(fā)射激勵信號的時間及換能器近場區(qū)域的影響，舍棄距管道端面一1長度為125.3mm范圍內(nèi)區(qū)域的自聚焦檢測，并將該區(qū)域截止點作為待檢區(qū)域的起點?？紤]端面回波的影響，將待檢區(qū)域的截止點設(shè)定為距端面二2長度為114.6mm處。從待檢區(qū)域起始點開始以l(0,2)模態(tài)導(dǎo)波波包在激勵信號時域?qū)挾葧r間內(nèi)所傳播距離的2.5倍進行劃分，得到長度均為400mm的4個區(qū)間，在第4個區(qū)間的截止點至待檢區(qū)域的截止點之間還存在一段長度為260mm區(qū)間，將該區(qū)間作為第5區(qū)間。由于計算缺陷或端面位置時，均以缺陷或端面回波波包峰值時刻減去激勵信號波包峰值時刻的時間差乘以檢測模態(tài)在激勵信號中心頻率處的群速度來計算缺陷或端面位置，因此，在將1~5段區(qū)間的起、止點對應(yīng)到時程曲線上時，需將各區(qū)間起、止點距端面一1的距離除以l(0,2)模態(tài)導(dǎo)波在100khz時的群速度后，再加上激勵信號波包峰值對應(yīng)的時刻作為時程曲線上各區(qū)間的起、止點。

（3）從48個節(jié)點常規(guī)導(dǎo)波檢測的時程曲線中，分別提取第1~5段區(qū)域所對應(yīng)的48×5個波形數(shù)據(jù)點向量，將其按最大值歸一化后分別進行逆序排列。

（4）將第1段區(qū)間對應(yīng)的逆序排列的48個波形數(shù)據(jù)點分別激勵對應(yīng)的陣元，并同步采集陣列2陣元上的數(shù)據(jù)進行疊加，作為第1段區(qū)間的自聚焦檢測結(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)間的自聚焦檢測結(jié)果，分別如圖4(c)、圖4(d)、圖4(e)、圖4(f)所示。

（5）從檢測分析可知，第3和4區(qū)間自聚焦檢測結(jié)果的信噪比優(yōu)于常規(guī)導(dǎo)波檢測，而第1、2和5區(qū)間自聚焦檢測結(jié)果的信噪比低于常規(guī)導(dǎo)波檢測，由此判斷第3和4區(qū)間存在缺陷。根據(jù)圖4(c)中波包的傳播時間及l(fā)(0,2)模態(tài)導(dǎo)波的群速度，可計算出該區(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，與實際誤差0.41%、0.38%。從而可知，當(dāng)對第3區(qū)間自聚焦檢測時，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，在自聚焦檢測時有較大能量的導(dǎo)波能自動聚焦至缺陷位置，可較精確的檢測出位于該區(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)中波包的傳播時間及l(fā)(0,2)模態(tài)導(dǎo)波的群速度，可計算出該區(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，與實際誤差0.24%、0.44%。從而可知，當(dāng)對第4區(qū)間進行自聚焦檢測時，能精確的檢測出位于該區(qū)間內(nèi)的缺陷和端面位置。

實施例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)波檢測的激勵信號，將其加載在管道端面一1沿圓周方向均勻分布的48個陣列節(jié)點上，提取與端面一1軸向距離2.5mm、周向角度相同的48個陣列節(jié)點上的信息作為回波信號，將48個陣列節(jié)點接收的回波信號疊加后作為常規(guī)超聲導(dǎo)波檢測結(jié)果，如圖5(a)所示。

（2）將管道1待檢區(qū)域沿長度方向劃分為5個待檢區(qū)間，各待檢區(qū)間在時程曲線上對應(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)制正弦波激勵信號時域?qū)挾葹?0us,且激勵信號的峰值時間出現(xiàn)在13us，對于壁厚3.5mm的鋼管l(0,2)模態(tài)導(dǎo)波在100khz時的群速度為5.33mm/us，考慮檢測儀器發(fā)射激勵信號的時間及換能器近場區(qū)域的影響，舍棄距管道端面一1長度為125.3mm范圍內(nèi)區(qū)域的自聚焦檢測，并將該區(qū)域截止點作為待檢區(qū)域的起點?？紤]端面回波的影響，將待檢區(qū)域的截止點設(shè)定為距端面二2長度為114.6mm處。從待檢區(qū)域起始點開始以l(0,2)模態(tài)導(dǎo)波波包在激勵信號時域?qū)挾葧r間內(nèi)所傳播距離的2.5倍進行劃分，得到長度均為400mm的4個區(qū)間，在第4個區(qū)間的截止點至待檢區(qū)域的截止點之間還存在一段長度為260mm區(qū)間，將該區(qū)間作為第5區(qū)間。由于計算缺陷或端面位置時，均以缺陷或端面回波波包峰值時刻減去激勵信號波包峰值時刻的時間差乘以檢測模態(tài)在激勵信號中心頻率處的群速度來計算缺陷或端面位置，因此，在將1~5段區(qū)間的起、止點對應(yīng)到時程曲線上時，需將各區(qū)間起、止點距端面一1的距離除以l(0,2)模態(tài)導(dǎo)波在100khz時的群速度后，再加上激勵信號波包峰值對應(yīng)的時刻作為時程曲線上各區(qū)間的起、止點。

（3）從48個陣列節(jié)點常規(guī)導(dǎo)波檢測的時程曲線中，分別提取第1~5段區(qū)域所對應(yīng)的48×5個波形數(shù)據(jù)點向量，將其按最大值歸一化后分別進行逆序排列。

（4）將第1段區(qū)間對應(yīng)的逆序排列的48個波形數(shù)據(jù)點分別激勵對應(yīng)的陣元，并將同步采集接收陣列節(jié)點上的數(shù)據(jù)進行疊加，作為第1段區(qū)間自聚焦檢測的結(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）從檢測分析可知，第2、3和4區(qū)間自聚焦檢測結(jié)果的信噪比優(yōu)于常規(guī)導(dǎo)波檢測結(jié)果，而第1和5區(qū)間自聚焦檢測結(jié)果的信噪比低于常規(guī)導(dǎo)波檢測結(jié)果，由此判斷第2、3和4區(qū)間存在缺陷。根據(jù)圖5(c)中波包的傳播時間及l(fā)(0,2)模態(tài)導(dǎo)波的群速度，可計算出該區(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，與實際誤差0.24%、0.14%。從而可知，當(dāng)對第2區(qū)間進行自聚焦檢測時，能精確的檢測出位于該區(qū)間內(nèi)的缺陷位置和端面二2位置。根據(jù)圖5(d)中波包的傳播時間及l(fā)(0,2)模態(tài)導(dǎo)波的群速度，可計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，與實際誤差0.17%、0.14%。從而可知，當(dāng)對第3區(qū)間進行自聚焦檢測時，能精確的檢測出位于該區(qū)間內(nèi)的缺陷位置和端面位置。根據(jù)圖5(e)中波包的傳播時間及l(fā)(0,2)模態(tài)導(dǎo)波的群速度，可計算出該區(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，與實際誤差0.12%、0.21%。從而可知，當(dāng)對第4區(qū)間進行自聚焦檢測時，能精確的檢測出位于該區(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的超聲導(dǎo)波分段自聚焦檢測方法采用的技術(shù)方案是將管道待檢區(qū)域沿長度方向劃分成多個區(qū)間，分別將各區(qū)間對應(yīng)的回波信號進行全局歸一化并逆序排列后作為各陣元的激勵信號，實現(xiàn)將超聲導(dǎo)波自聚焦在該區(qū)間內(nèi)的缺陷位置。該方法可實現(xiàn)一次檢測即對管道內(nèi)一段區(qū)間內(nèi)的缺陷進行自聚焦檢測，避免了逐點聚焦掃查的缺點。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換,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、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。