三维漏磁检测缺陷轮廓重构方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及无损检测技术领域，特别涉及一种三维漏磁检测缺陷轮廓重构方法及 装置。
【背景技术】
[0002] 漏磁检测由于原理简单、在线检测能力强、检测效果好等优点，广泛应用于油气管 道、储罐底板、钢丝绳等铁磁性材料质量检测和安全监测领域。然而，由于缺陷形状的不确 定性、漏磁信号与缺陷形状间之间复杂的非线性关系，导致缺陷轮廓的重构成为目前漏磁 检测技术研宄的难点和热点。现有的缺陷重构方法多以单轴漏磁检测信号作为数据源，进 行二维重构或在二维基础上通过插值间接实现三维重构，这些重构方法检测信号来源单 一，计算模型复杂，运算量大，重构精度较低。
[0003] 相关技术中，例如一种石油管道缺陷最小二乘支持向量机二维重现方法，虽然能 够利用经去噪、归一化处理后的管道漏磁信号数据实现对管道缺陷轮廓的重构，但仅限于 二维重构，即对缺陷的某一断层轮廓进行反演，精度也难以保证；例如基于布谷鸟搜索和粒 子滤波混杂算法的漏磁缺陷重构方法，虽然在一定程度上可精确实现缺陷轮廓重构，特别 是能够减少信号噪声，提高迭代方法对噪声的鲁棒性，但仍为缺陷轮廓的二维重构，且计算 模型过于复杂，计算量大，效率不高。
【发明内容】
[0004] 本发明旨在至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一。
[0005] 为此，本发明的一个目的在于提出一种的三维漏磁检测缺陷轮廓重构方法，该方 法可以提高缺陷重构效率，具有稳定性好、计算准确、速度快的优点。
[0006] 本发明的另一个目的在于提出一种三维漏磁检测缺陷轮廓重构装置。
[0007] 为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种三维漏磁检测缺陷轮廓重构方 法，包括以下步骤：S1，根据漏磁检测模型构建正向有限元计算模型，其中，所述正向有限元 计算模型将缺陷轮廓参数作为输入值，漏磁信号序列作为输出值；S2,利用三轴磁传感器阵 列测量缺陷漏磁场以提取所述缺陷漏磁场的特征值；以及S3,根据所述缺陷漏磁场的特征 值得到缺陷轮廓参数的初始估计值，并将所述缺陷轮廓参数的初始估计值作为输入值代入 所述有限元计算模型进行迭代计算得到漏磁场预测值，其中，通过启发式优化算法更新所 述缺陷轮廓参数直至缺陷漏磁场测量值与所述漏磁场预测值之间的误差的绝对值小于或 等于预设的误差阈值，以获取缺陷轮廓参数期望值实现缺陷重构。
[0008] 根据本发明实施例提出的三维漏磁检测缺陷轮廓重构方法，通过构建正向有限元 计算模型获取漏磁场预测值以与漏磁场测量值比较，并且利用启发式优化算法对缺陷轮廓 参数进行更新，从而得到理想的缺陷轮廓期望值实现缺陷重构，提高缺陷重构效率，具有稳 定性好、计算准确、速度快的优点，从而有利于提高各种不规则缺陷的重构速度和精度。
[0009] 另外，根据本发明上述实施例的三维漏磁检测缺陷轮廓重构方法还可以具有如下 附加的技术特征：
[0010] 进一步地，在本发明的一个实施例中，所述步骤S2进一步包括：S21，根据缺陷漏 磁场的分布特征采用等间距采样法测量缺陷周围区域多个点的漏磁场强度；S22,提取轴向 测量值、径向测量值和周向测量值作为所述缺陷漏磁场的特征值。
[0011] 进一步地，在本发明的一个实施例中，所述步骤S3进一步包括：S31，如果所述缺 陷漏磁场测量值与所述漏磁场预测值之间的误差小于或等于所述误差阈值，则确认所述缺 陷轮廓参数的初始估计值为所述缺陷轮廓参数期望值；S32,如果所述缺陷漏磁场测量值与 所述漏磁场预测值之间的误差大于所述误差阈值，则通过所述启发式优化算法更新所述缺 陷轮廓参数的初始估计值，并将更新后的缺陷轮廓参数的初始估计值代入所述有限元模型 进行迭代计算，直至所述缺陷漏磁场测量值与所述漏磁场预测值之间的误差的绝对值小于 或等于所述预设的误差阈值。
[0012] 进一步地，在本发明的一个实施例中，所述启发式算法包括遗传算法和禁忌搜索 算法。
[0013] 进一步地，在本发明的一个实施例中，所述漏磁检测模型由管壁、空气和内嵌在所 述管壁中的永磁体组成。
[0014] 本发明另一方面实施例提出了一种三维漏磁检测缺陷轮廓重构装置，包括：构建 模块，用于根据漏磁检测模型构建正向有限元计算模型，其中，所述正向有限元计算模型将 缺陷轮廓参数作为输入值，漏磁信号序列作为输出值；提取模块，用于利用三轴磁传感器阵 列测量缺陷漏磁场，并提取所述缺陷漏磁场的特征值；以及缺陷重构模块，用于根据所述缺 陷漏磁场的特征值得到缺陷轮廓参数的初始估计值，并将所述缺陷轮廓参数的初始估计值 作为输入值代入所述有限元计算模型进行迭代计算得到漏磁场预测值，其中，通过启发式 优化算法更新所述缺陷轮廓参数直至缺陷漏磁场测量值与所述漏磁场预测值之间的误差 的绝对值小于或等于预设的误差阈值，以获取缺陷轮廓参数期望值实现缺陷重构。
[0015] 根据本发明实施例提出的三维漏磁检测缺陷轮廓重构装置，通过构建正向有限元 计算模型获取漏磁场预测值以与漏磁场测量值比较，并且利用启发式优化算法对缺陷轮廓 参数进行更新，从而得到理想的缺陷轮廓期望值实现缺陷重构，提高缺陷重构效率，具有稳 定性好、计算准确、速度快的优点，从而有利于提高各种不规则缺陷的重构速度和精度。
[0016]另外，根据本发明上述实施例的三维漏磁检测缺陷轮廓重构装置还可以具有如下 附加的技术特征：
[0017] 进一步地，在本发明的一个实施例中，所述提取模块包括：测量单元，用于根据缺 陷漏磁场的分布特征采用等间距采样法测量缺陷周围区域多个点的漏磁场强度；提取单 元，用于提取轴向测量值、径向测量值和周向测量值作为所述缺陷漏磁场的特征值。
[0018] 进一步地，在本发明的一个实施例中，所述缺陷重构模块还用于：如果所述缺陷漏 磁场测量值与所述漏磁场预测值之间的误差小于或等于所述误差阈值，则确认所述缺陷轮 廓参数的初始估计值为所述缺陷轮廓参数期望值；如果所述缺陷漏磁场测量值与所述漏磁 场预测值之间的误差大于所述误差阈值，则通过所述启发式优化算法更新所述缺陷轮廓参 数的初始估计值，并将更新后的缺陷轮廓参数的初始估计值代入所述有限元模型进行迭代 计算，直至所述缺陷漏磁场测量值与所述漏磁场预测值之间的误差的绝对值小于或等于所 述预设的误差阈值。
[0019] 进一步地，在本发明的一个实施例中，所述启发式算法包括遗传算法和禁忌搜索 算法。
[0020] 进一步地，在本发明的一个实施例中，所述漏磁检测模型由管壁、空气和内嵌在所 述管壁中的永磁体组成。
[0021] 本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变 得明显，或通过本发明的实践了解到。
【附图说明】
[0022] 本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变 得明显和容易理解，其中：
[0023] 图1为根据本发明实施例的三维漏磁检测缺陷轮廓重构方法的流程图；
[0024] 图2为根据本发明一个实施例的三维漏磁检测缺陷轮廓重构方法的流程图；
[0025] 图3为根据本发明一个实施例的漏磁检测模型的结构示意图；
[0026] 图4为根据本发明一个实施例的100.ImmX57. 2mmX10. 01mm的长方体形缺陷轮 廓重构结果示意图；
[0027] 图5为根据本发明一个实施例的71. 5mmX4. 29mm的球体缺陷轮廓重构结果示意 图；
[0028] 图6为根据本发明实施例的三维漏磁检测缺陷轮廓重构装置的结构示意图；以及
[0029] 图7为根据本发明一个具体实施例的三维漏磁检测缺陷轮廓重构装置的结构示 意图。
【具体实施方式】
[0030] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0031] 此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性 或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或 者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以 上，除非另有明确具体的限定。
[0032] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语"安装"、"相连"、"连接"、"固定"等 术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机 械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元 件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发 明中的具体含义。
[0033]在本发明中，除非另有明确的规定和限定，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触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它 们之间的另外的特征接触。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，或仅仅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，或仅仅表 示第一特征水平高度小于第二特征。
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