三維漏磁檢測缺陷輪廓重構(gòu)方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及無損檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種三維漏磁檢測缺陷輪廓重構(gòu)方法及 裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 漏磁檢測由于原理簡單、在線檢測能力強、檢測效果好等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于油氣管 道、儲罐底板、鋼絲繩等鐵磁性材料質(zhì)量檢測和安全監(jiān)測領(lǐng)域。然而，由于缺陷形狀的不確 定性、漏磁信號與缺陷形狀間之間復(fù)雜的非線性關(guān)系，導(dǎo)致缺陷輪廓的重構(gòu)成為目前漏磁 檢測技術(shù)研宄的難點和熱點?，F(xiàn)有的缺陷重構(gòu)方法多以單軸漏磁檢測信號作為數(shù)據(jù)源，進(jìn) 行二維重構(gòu)或在二維基礎(chǔ)上通過插值間接實現(xiàn)三維重構(gòu)，這些重構(gòu)方法檢測信號來源單 一，計算模型復(fù)雜，運算量大，重構(gòu)精度較低。
[0003] 相關(guān)技術(shù)中，例如一種石油管道缺陷最小二乘支持向量機二維重現(xiàn)方法，雖然能 夠利用經(jīng)去噪、歸一化處理后的管道漏磁信號數(shù)據(jù)實現(xiàn)對管道缺陷輪廓的重構(gòu)，但僅限于 二維重構(gòu)，即對缺陷的某一斷層輪廓進(jìn)行反演，精度也難以保證；例如基于布谷鳥搜索和粒 子濾波混雜算法的漏磁缺陷重構(gòu)方法，雖然在一定程度上可精確實現(xiàn)缺陷輪廓重構(gòu)，特別 是能夠減少信號噪聲，提高迭代方法對噪聲的魯棒性，但仍為缺陷輪廓的二維重構(gòu)，且計算 模型過于復(fù)雜，計算量大，效率不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。
[0005] 為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種的三維漏磁檢測缺陷輪廓重構(gòu)方法，該方 法可以提高缺陷重構(gòu)效率，具有穩(wěn)定性好、計算準(zhǔn)確、速度快的優(yōu)點。
[0006] 本發(fā)明的另一個目的在于提出一種三維漏磁檢測缺陷輪廓重構(gòu)裝置。
[0007] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明一方面實施例提出了一種三維漏磁檢測缺陷輪廓重構(gòu)方 法，包括以下步驟：S1，根據(jù)漏磁檢測模型構(gòu)建正向有限元計算模型，其中，所述正向有限元 計算模型將缺陷輪廓參數(shù)作為輸入值，漏磁信號序列作為輸出值；S2,利用三軸磁傳感器陣 列測量缺陷漏磁場以提取所述缺陷漏磁場的特征值；以及S3,根據(jù)所述缺陷漏磁場的特征 值得到缺陷輪廓參數(shù)的初始估計值，并將所述缺陷輪廓參數(shù)的初始估計值作為輸入值代入 所述有限元計算模型進(jìn)行迭代計算得到漏磁場預(yù)測值，其中，通過啟發(fā)式優(yōu)化算法更新所 述缺陷輪廓參數(shù)直至缺陷漏磁場測量值與所述漏磁場預(yù)測值之間的誤差的絕對值小于或 等于預(yù)設(shè)的誤差閾值，以獲取缺陷輪廓參數(shù)期望值實現(xiàn)缺陷重構(gòu)。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明實施例提出的三維漏磁檢測缺陷輪廓重構(gòu)方法，通過構(gòu)建正向有限元 計算模型獲取漏磁場預(yù)測值以與漏磁場測量值比較，并且利用啟發(fā)式優(yōu)化算法對缺陷輪廓 參數(shù)進(jìn)行更新，從而得到理想的缺陷輪廓期望值實現(xiàn)缺陷重構(gòu)，提高缺陷重構(gòu)效率，具有穩(wěn) 定性好、計算準(zhǔn)確、速度快的優(yōu)點，從而有利于提高各種不規(guī)則缺陷的重構(gòu)速度和精度。
[0009] 另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的三維漏磁檢測缺陷輪廓重構(gòu)方法還可以具有如下 附加的技術(shù)特征：
[0010] 進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，所述步驟S2進(jìn)一步包括：S21，根據(jù)缺陷漏 磁場的分布特征采用等間距采樣法測量缺陷周圍區(qū)域多個點的漏磁場強度；S22,提取軸向 測量值、徑向測量值和周向測量值作為所述缺陷漏磁場的特征值。
[0011] 進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，所述步驟S3進(jìn)一步包括：S31，如果所述缺 陷漏磁場測量值與所述漏磁場預(yù)測值之間的誤差小于或等于所述誤差閾值，則確認(rèn)所述缺 陷輪廓參數(shù)的初始估計值為所述缺陷輪廓參數(shù)期望值；S32,如果所述缺陷漏磁場測量值與 所述漏磁場預(yù)測值之間的誤差大于所述誤差閾值，則通過所述啟發(fā)式優(yōu)化算法更新所述缺 陷輪廓參數(shù)的初始估計值，并將更新后的缺陷輪廓參數(shù)的初始估計值代入所述有限元模型 進(jìn)行迭代計算，直至所述缺陷漏磁場測量值與所述漏磁場預(yù)測值之間的誤差的絕對值小于 或等于所述預(yù)設(shè)的誤差閾值。
[0012] 進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，所述啟發(fā)式算法包括遺傳算法和禁忌搜索 算法。
[0013] 進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，所述漏磁檢測模型由管壁、空氣和內(nèi)嵌在所 述管壁中的永磁體組成。
[0014] 本發(fā)明另一方面實施例提出了一種三維漏磁檢測缺陷輪廓重構(gòu)裝置，包括：構(gòu)建 模塊，用于根據(jù)漏磁檢測模型構(gòu)建正向有限元計算模型，其中，所述正向有限元計算模型將 缺陷輪廓參數(shù)作為輸入值，漏磁信號序列作為輸出值；提取模塊，用于利用三軸磁傳感器陣 列測量缺陷漏磁場，并提取所述缺陷漏磁場的特征值；以及缺陷重構(gòu)模塊，用于根據(jù)所述缺 陷漏磁場的特征值得到缺陷輪廓參數(shù)的初始估計值，并將所述缺陷輪廓參數(shù)的初始估計值 作為輸入值代入所述有限元計算模型進(jìn)行迭代計算得到漏磁場預(yù)測值，其中，通過啟發(fā)式 優(yōu)化算法更新所述缺陷輪廓參數(shù)直至缺陷漏磁場測量值與所述漏磁場預(yù)測值之間的誤差 的絕對值小于或等于預(yù)設(shè)的誤差閾值，以獲取缺陷輪廓參數(shù)期望值實現(xiàn)缺陷重構(gòu)。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明實施例提出的三維漏磁檢測缺陷輪廓重構(gòu)裝置，通過構(gòu)建正向有限元 計算模型獲取漏磁場預(yù)測值以與漏磁場測量值比較，并且利用啟發(fā)式優(yōu)化算法對缺陷輪廓 參數(shù)進(jìn)行更新，從而得到理想的缺陷輪廓期望值實現(xiàn)缺陷重構(gòu)，提高缺陷重構(gòu)效率，具有穩(wěn) 定性好、計算準(zhǔn)確、速度快的優(yōu)點，從而有利于提高各種不規(guī)則缺陷的重構(gòu)速度和精度。
[0016]另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的三維漏磁檢測缺陷輪廓重構(gòu)裝置還可以具有如下 附加的技術(shù)特征：
[0017] 進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，所述提取模塊包括：測量單元，用于根據(jù)缺 陷漏磁場的分布特征采用等間距采樣法測量缺陷周圍區(qū)域多個點的漏磁場強度；提取單 元，用于提取軸向測量值、徑向測量值和周向測量值作為所述缺陷漏磁場的特征值。
[0018] 進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，所述缺陷重構(gòu)模塊還用于：如果所述缺陷漏 磁場測量值與所述漏磁場預(yù)測值之間的誤差小于或等于所述誤差閾值，則確認(rèn)所述缺陷輪 廓參數(shù)的初始估計值為所述缺陷輪廓參數(shù)期望值；如果所述缺陷漏磁場測量值與所述漏磁 場預(yù)測值之間的誤差大于所述誤差閾值，則通過所述啟發(fā)式優(yōu)化算法更新所述缺陷輪廓參 數(shù)的初始估計值，并將更新后的缺陷輪廓參數(shù)的初始估計值代入所述有限元模型進(jìn)行迭代 計算，直至所述缺陷漏磁場測量值與所述漏磁場預(yù)測值之間的誤差的絕對值小于或等于所 述預(yù)設(shè)的誤差閾值。
[0019] 進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，所述啟發(fā)式算法包括遺傳算法和禁忌搜索 算法。
[0020] 進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，所述漏磁檢測模型由管壁、空氣和內(nèi)嵌在所 述管壁中的永磁體組成。
[0021] 本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變 得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。
【附圖說明】
[0022] 本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變 得明顯和容易理解，其中：
[0023] 圖1為根據(jù)本發(fā)明實施例的三維漏磁檢測缺陷輪廓重構(gòu)方法的流程圖；
[0024] 圖2為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的三維漏磁檢測缺陷輪廓重構(gòu)方法的流程圖；
[0025] 圖3為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的漏磁檢測模型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026] 圖4為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的100.ImmX57. 2mmX10. 01mm的長方體形缺陷輪 廓重構(gòu)結(jié)果示意圖；
[0027] 圖5為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的71. 5mmX4. 29mm的球體缺陷輪廓重構(gòu)結(jié)果示意 圖；
[0028] 圖6為根據(jù)本發(fā)明實施例的三維漏磁檢測缺陷輪廓重構(gòu)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；以及
[0029] 圖7為根據(jù)本發(fā)明一個具體實施例的三維漏磁檢測缺陷輪廓重構(gòu)裝置的結(jié)構(gòu)示 意圖。
【具體實施方式】
[0030] 下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終 相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附 圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0031] 此外，術(shù)語"第一"、"第二"僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性 或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或 者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發(fā)明的描述中，"多個"的含義是兩個或兩個以 上，除非另有明確具體的限定。
[0032] 在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語"安裝"、"相連"、"連接"、"固定"等 術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機 械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元 件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā) 明中的具體含義。
[0033]在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征之"上"或之"下" 可以包括第一和第二特征直接接觸，也可以包括第一和第二特征不是直接接觸而是通過它 們之間的另外的特征接觸。而且，第一特征在第二特征"之上"、"上方"和"上面"包括第一 特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征 在第二特征"之下"、"下方"和"下面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表 示第一特征水平高度小于第二特征。
[