一种在油状态超声相控阵检测方法、电子设备及存储介质

技术领域

本发明涉及无损检测领域，具体是一种在油状态超声相控阵检测方法、电子设备及存储介质。

背景技术

大型常压储罐是石油石化行业常用的重要储存容器，多用于储存易燃、易爆、腐蚀性的石油产品或危险化学品。若储罐发生事故，则会对公众安全和环境产生严重的影响，往往具有很强的破坏性。据统计，储罐发生腐蚀失效事故的原因：70％因为罐底腐蚀穿孔，20％由于罐壁腐蚀减薄，10％由于罐顶腐蚀穿孔。由于储罐底板是储罐最容易发生腐蚀的部位，它的检测评价非常重要。然而，储罐在用的情况下底板被储存介质覆盖，传统技术手段难以实施检测，往往只能开罐离线进行检测。在这种情况下，业界对储罐底板在线检测技术的需求强烈，从而促进相关技术的快速发展，声发射技术在储罐腐蚀状态的定性预评估方面具有突出优势，但是不能定量评价储罐底板的腐蚀类型和腐蚀部位，不具有与开罐检测同等的效果；导波技术在储罐底板检测方面的应用处于研究兴起阶段，并且检测范围有限，一般仅适用于储罐边缘板部分；超声相控阵技术是最为先进的底板在线检测技术，代表未来技术的发展方向，该技术能够实现罐底的定量检测。

发明内容

为了避免和克服现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种在油状态超声相控阵检测方法，通过该方法对在油储罐底板缺陷进行成像，进而获得储罐底板缺陷的轮廓特征并量化分析。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种在油状态超声相控阵成像方法，包括如下步骤：

S1、选择相控阵超声探头，将超声探头通过线缆，与控制器连接，将控制器与上位机进行连接，搭建超声相控阵检测设备；

S2、采用步骤1搭建出的超声相控阵检测设备对储罐底板模拟件进行检测，采集数据；

S3、将步骤2中采集到的数据进行油浸式全聚焦后处理成像。

作为本发明进一步的方案：根据权利要求1所述的一种在油状态超声相控阵检测方法，在步骤S3中，进行油浸式全聚焦后处理成像时，需要对超声波射入油泥覆盖的储罐底板进行声速校准，油泥和储罐底板组成两层模型，其中油泥层的声速为v

进而可以知道储罐底板实际速度为：

当知道储罐底板的实际速度后，既可以费马原理可用于确定发射-接收阵元对、表面交点和每个成像像素之间的最小总飞行时间，并分别计算发射路径和接收路径上交点的位置。它们的位置可表示为s

一种电子设备，包括处理器、输入设备、输出设备和存储器，所述处理器、输入设备、输出设备和存储器依次连接，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述处理器被配置用于调用所述程序指令，执行所述的一种在油状态超声相控阵检测方法。

一种可读存储介质，该存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述程序指令当被处理器执行时使处理器执行所述的一种在油状态超声相控阵检测方法。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明针对现有检测手段运用在油储罐底板缺陷难检测，缺陷难以定量化，分析了含油储罐底板多层介质(油泥层)的传播规律，油泥中含有液态的油，以此作为探头与罐底板间的耦合介质，因为油泥表现出非均匀叠层(分层)特征，所以罐底沉积的油泥也可视为多层介质耦合。但是超声波在多层介质中的传播机理和路径非常复杂，多层介质中不连续的界面处会发生多次连续反射，透射，波形转换等，进而发生波的复杂干涉和几何频散，在此基础上发展多层介质超声相控阵检测技术，通过全矩阵采集获取发射数据，对反射波和折射波信息进行处理，计算出储罐底板声速，优化相控阵聚焦法则，改进在油环境下全聚焦成像方法，实现高分辨成像，为在油检测成像提供依据。

附图说明

图1为本发明中储罐底板模拟件实物图。

图2为本发明中200mm覆盖下在油储罐模拟件实际检测操作图。

图3为本发明中在油状态超声相控阵检测出来的结果图；

图4为本发明一种在油状态超声相控阵检测方法实施例提供的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1～3，本发明实施例中，一种在油状态超声相控阵检测方法，本发明中的检测对象，为200mm油泥覆盖的储罐底板缺陷模拟试块，如图1表示为该实际试块。

试验所用的超声检测设备包括：一个64阵元超声探头(阵元中心距：0.60mm；标称中心频率：5MHz)、一台Micropulse FMC相控阵控制器、一台拥有相控阵检测平台运行环境的计算机等。

本发明包括如下步骤：

如图4所示，S1、选择合适的相控阵超声探头，将超声探头通过专用防爆线缆与控制器连接，将控制器与上位机进行连接，搭建超声相控阵检测设备。

探头选择为64阵元超声探头(阵元中心距：0.6mm；标称中心频率：5MHz),控制器选择为Micropulse FMC相控阵控制器；

S2、采用步骤1搭建出的在油状态超声相控阵检测设备在一入射点位(探头放置位置)对储罐底板模拟件进行全矩阵数据采集；检测时设定控制器的采样频率为25NHz、脉冲宽度为100ns、脉冲电压为200v、信号区间长度为1000、信号起始点为0、增益为40dB等参数。将阵列探头通过耦合剂与试样表面完全耦合。然后通过相控阵检测平台采集全矩阵数据用于油浸式全聚焦后处理；"全矩阵数据"是指在超声相控阵成像中，采集到的所有可能的发射和接收元素组合之间的数据。具体来说，对于一个具有N个发射元素和M个接收元素的相控阵探头，全矩阵数据包括了所有N×M组发射-接收元素对之间的时延和幅度信息。

S3、将步骤2中采集到的全矩阵数据进行油浸式全聚焦后处理成像。速度校准公式为：

进而可以知道储罐底板实际速度为：

当知道储罐底板的实际速度后，既可以费马原理可用于确定发射-接收阵元对、表面交点和每个成像像素之间的最小总飞行时间，并分别计算发射路径和接收路径上交点的位置。它们的位置可表示为s

如图3所示，为缺陷轮廓可以清晰显示。

本申请的另一实施例为电子设备。

该电子设备可以是可移动设备本身，或与其独立的单机设备，该单机设备可以与可移动设备进行通信，以从它们接收所采集到的输入信号，并向其发送所选择的目标决策行为。

电子设备包括一个或多个处理器和存储器。

处理器可以是中央处理单元(CPU)或者具有数据处理能力和/或指令执行能力的其他形式的处理单元，并且可以控制电子设备中的其他组件以执行期望的功能。

存储器可以包括一个或多个计算机程序产品，所述计算机程序产品可以包括各种形式的计算机可读存储介质，例如易失性存储器和/或非易失性存储器。所述易失性存储器例如可以包括随机存取存储器(RAM)和/或高速缓冲存储器(cache)等。所述非易失性存储器例如可以包括只读存储器(ROM)、硬盘、闪存等。在所述计算机可读存储介质上可以存储一个或多个计算机程序指令，处理器可以运行所述程序指令，以实现上文所述的本申请的各个实施例的全聚焦-非线性融合成像方法。

在一个示例中，电子设备还可以包括：输入装置和输出装置，这些组件通过总线系统和/或其他形式的连接机构互连。例如，该输入设备可以包括例如车载诊断系统(OBD)、摄像头、工业相机等各种设备。该输入设备还可以包括例如键盘、鼠标等等。该输出装置可以包括例如显示器、扬声器、打印机、以及通信网络及其所连接的远程输出设备等等。

除此之外，根据具体应用情况，电子设备还可以包括任何其他适当的组件。

本申请的又一实施例为还可以是计算机程序产品，其包括计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行本说明书上述在油状态超声相控阵检测方法方法部分中描述的根据本申请各种实施例的在油状态超声相控阵检测方法方法步骤。

所述计算机程序产品可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本申请实施例操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言，诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言，诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。

此外，本申请的实施例还可以是计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行本说明书中的全聚焦-非线性融合成像方法。

所述计算机可读存储介质可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以包括但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。

以上结合具体实施例描述了本申请的基本原理，但是，需要指出的是，在本申请中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本申请的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本申请为必须采用上述具体的细节来实现。

本申请中涉及的器件、装置、设备、系统的方框图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、装置、设备、系统。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。

还需要指出的是，在本申请的装置、设备和方法中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本申请的等效方案。

提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本申请。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本申请的范围。因此，本申请不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。

为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本申请的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。