阅读说明：本技术 用于检测大型储罐底板腐蚀缺陷的检测方法 (Detection method for detecting corrosion defects of large storage tank bottom plate ) 是由 杨进 孙臣臣 白永忠 屈定荣 邱枫 黄贤滨 于 2019-10-17 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于检测大型储罐底板腐蚀缺陷的检测方法,所述检测方法包括：在底板中部设置多个超声波传感器构成的传感器布置区,通过控制各个超声波传感器发射时刻的时延,使多个超声波传感器发出的超声导波同时到达同一检测点；收到回波后,对信号进行处理定位出缺陷位置。本发明的有益技术效果是：提出了一种用于检测大型储罐底板腐蚀缺陷的检测方法,该检测方法可以使超声导波的检测范围得到有效拓展,并且可通过盲信号分离算法剔除回波中的干扰信号,使我们能够准确地定位出缺陷位置。(The invention discloses a detection method for detecting corrosion defects of a bottom plate of a large storage tank, which comprises the following steps: a sensor arrangement area formed by a plurality of ultrasonic sensors is arranged in the middle of the bottom plate, and ultrasonic guided waves sent by the plurality of ultrasonic sensors reach the same detection point at the same time by controlling the time delay of the emission time of each ultrasonic sensor; after receiving the return signals, processing the signals to locate the defect position. The beneficial technical effects of the invention are as follows: the detection method can effectively expand the detection range of ultrasonic guided waves, and can remove interference signals in echoes through a blind signal separation algorithm, so that the defect position can be accurately positioned.)

用于检测大型储罐底板腐蚀缺陷的检测方法

技术领域

本发明涉及一种储罐结构健康检测技术，尤其涉及一种用于检测大型储罐底板腐蚀缺陷的检测方法。

背景技术

大型储罐是石油、化工等行业的重要基础设施，为保证大型储罐的安全运营，需要定期对其进行结构健康检测；

储罐底板是储罐的重要构件之一，长期服役过程中，储罐底板不可避免地会在多种因素作用下出现结构缺陷，对于直径达百米的大型储罐底板，如采用传统的无损检测技术进行检测，成本较高，效率低下。

超声导波因其优点，现有技术中有将超声导波用于储罐底板缺陷检测的技术方案，但是，对于大直径的储罐底板而言，为减少衰减对检测范围的影响，现有技术通常采用低频导波激励来进行检测，这种检测方式虽然保证了检测范围，但无法检测出板中可能存在的小缺陷；另一方面，超声导波在底板中传播时，会在焊缝处发生散射，而大型储罐底板因其面积较大，无法使用整块钢板制作，只能采用多块钢板焊接，因此大型储罐底板内部焊缝较多，导致由焊缝引起的散射较多，难于进行信号分析，缺陷信息无法很好反馈给传感器网络，因此无法准确识别缺陷与定位缺陷位置；何存福等将超声传感器阵列置于储罐边缘板外侧，可实现边缘板的在线检测，无需清空储罐或进行液面下降；对于中幅板的离线检测，相对于其他检测方法，单个传感器激励，多个传感器用于接收即可完成一整块钢板的检测，然而这种检测方式只能对当前单个钢板进行腐蚀缺陷的检测，未考虑焊缝条件干扰下的缺陷检测，因为焊缝的回波信号和缺陷信号在时域上容易混叠在一起，难于区分；常规超声导波相控阵的检测方式及后期信号处理，无法有效消除各方向上的焊缝回波影响，因此只能对当前单个钢板进行腐蚀缺陷的检测。

发明内容

针对背景技术中的问题，本发明提出了一种用于检测大型储罐底板腐蚀缺陷的检测方法，其创新在于：所述检测方法包括：

1）在底板中部设置多个超声波传感器，多个超声波传感器所围的区域记为传感器布置区，传感器布置区的尺寸远小于底板尺寸；所述超声波传感器为收发一体式超声波传感器；多个超声波传感器的排列形式从如下三种方式中择一采用：方式一，多个超声波传感器构成多个圆环，不同圆环半径不同，多个圆环同圆心；方式二，多个超声波传感器组成十字形阵列；方式三，多个超声波传感器构成正方形矩阵；

将传感器布置区的几何中心记为圆心；将超声波传感器发出超声导波的时刻记为发射时刻；通过控制各个发射时刻的时延，能够使多个超声波传感器发出的超声导波同时到达同一位置，该位置记为检测点；检测点到圆心的距离记为检测半径；在传感器布置区***设置多个检测点，检测半径相同的多个检测点记为一个检测组；单个检测组所辖的多个检测点沿圆心周向均匀分布；

2）检测时，对多个检测组逐一进行检测操作；对单个检测组进行检测时，对多个检测点逐一进行检测操作；对单个检测点进行检测时，通过控制各个发射时刻的时延，使多个超声波传感器发出的超声导波同时到达相应检测点处，然后待多个超声波传感器均收到相应的回波后，继续对下一检测点进行检测操作；

3）收到回波后，采用基于ICA独立成分分析的盲信号分离算法对超声波传感器收到的回波进行处理，剔除回波中的干扰信号，得到与结构缺陷相关的有效信号，然后采用TOF飞行时间算法对有效信号进行处理，定位出缺陷位置。

本发明的原理是：对单个检测点进行检测时，由于大量超声导波同时到达同一检测点处，可以使回波的幅值被大大增强，这就可以有效解决长距离传导后、回波幅值较弱的问题，从而避免衰减对检测范围的影响；另一方面，由于底板中存在大量焊缝，再加上各种边界，回波信号中存在大量由焊缝和边界所引起的干扰信号，发明人经分析发现，这些干扰信号与雷达领域中的多径效应类似，于是发明想到，可以采用雷达领域中常用的盲信号分离算法来对信号进行处理，剔除回波中的干扰信号，最终就能得到与结构缺陷相关的有效信号，经过大量研究、分析后，发明人发现采用基于ICA独立成分分析的盲信号分离算法对回波进行处理，可以较好的剔除回波中的干扰信号，得到与结构缺陷相关的有效信号；最后再用常见的TOF飞行时间算法对有效信号进行处理，就能定位出缺陷位置。

考虑到基于ICA独立成分分析的盲信号分离算法和TOF飞行时间算法均是现有技术，对其具体实施细节，本文不再赘述；

本发明的有益技术效果是：提出了一种用于检测大型储罐底板腐蚀缺陷的检测方法，该检测方法可以使超声导波的检测范围得到有效拓展，并且可通过盲信号分离算法剔除回波中的干扰信号，使我们能够准确地定位出缺陷位置。

附图说明

图1、本发明的超声波传感器布置位置示意图（图中的超声波传感器按正方形矩阵形式布置）；

图2、超声波传感器按同心圆环形式布置时的分布位置示意图；

图3、超声波传感器按十字形阵列布置时的分布位置示意图；

图中各个标记所对应的名称分别为：超声波传感器1、焊缝2。

具体实施方式

一种用于检测大型储罐底板腐蚀缺陷的检测方法，其创新在于：所述检测方法包括：

1）在底板中部设置多个超声波传感器，多个超声波传感器所围的区域记为传感器布置区，传感器布置区的尺寸远小于底板尺寸；所述超声波传感器为收发一体式超声波传感器；多个超声波传感器的排列形式从如下三种方式中择一采用：方式一，多个超声波传感器构成多个圆环，不同圆环半径不同，多个圆环同圆心；方式二，多个超声波传感器组成十字形阵列；方式三，多个超声波传感器构成正方形矩阵；

将传感器布置区的几何中心记为圆心；将超声波传感器发出超声导波的时刻记为发射时刻；通过控制各个发射时刻的时延，能够使多个超声波传感器发出的超声导波同时到达同一位置，该位置记为检测点；检测点到圆心的距离记为检测半径；在传感器布置区***设置多个检测点，检测半径相同的多个检测点记为一个检测组；单个检测组所辖的多个检测点沿圆心周向均匀分布；

2）检测时，对多个检测组逐一进行检测操作；对单个检测组进行检测时，对多个检测点逐一进行检测操作；对单个检测点进行检测时，通过控制各个发射时刻的时延，使多个超声波传感器发出的超声导波同时到达相应检测点处，然后待多个超声波传感器均收到相应的回波后，继续对下一检测点进行检测操作；

3）收到回波后，采用基于ICA独立成分分析的盲信号分离算法对超声波传感器收到的回波进行处理，剔除回波中的干扰信号，得到与结构缺陷相关的有效信号，然后采用TOF飞行时间算法对有效信号进行处理，定位出缺陷位置。