管检查设备和管检查方法_4

文档序号:9764966阅读:来源:国知局
此分离并被附接到管1,使得前者和后者的EMAT 11和光纤传感器12可一起使用。
[0122]图1OA和1B是示出了第一实施例的光纤传感器12的构造示例的示意图。
[0123]图1OA示出了具有与图3中的光纤传感器12相同构造的光纤传感器12。在图1OA中的光纤传感器12具有与第一光纤12连接的第一端BI和与第二光纤32连接的第二端B2o
[0124]在图1OA中的光纤传感器12中,来自光源21的参考激光通过第一光纤31被输入到第一端BI。此时,在该参考激光被输入到光纤传感器12的状态下,当超声波到达光纤传感器12时,在参考激光中引起多普勒频率移动和偏振面变化。
[0125]该参考激光朝向第二端B2行进通过光纤传感器12,并且从经由第二光纤32供应的第二端B2被输出到光学干涉仪22。计算机7能根据通过光学干涉仪22的参考激光的检测结果确定管I的状态。
[0126]另一方面,图1OB示出了与上述变型对应的光纤传感器12。在图1OB中的光纤传感器12具有与光纤41连接的第一端BI和与作为反射部的示例的反射端43连接的第二端B2。光纤41通过循环器42连接到第一和第二光纤31和32。循环器42被配置用于彼此区分入射参考激光和出射参考激光。循环器42的一个示例是偏振板。反射端43具有能够反射参考激光的反射面。
[0127]在图1OB中的光纤传感器12中,来自光源21的参考激光通过光纤31和41被输入到第一端BI。此时,在光纤传感器12被输入到参考激光的状态下,当超声波到达光纤传感器12时,在参考激光中引起多普勒频率移动和偏振面变化。
[0128]该参考激光行进朝向第二端B2通过光纤传感器12,在反射端43的反射面上被反射,并且朝向第一端BI通过光纤传感器12返回。该参考激光从经由光纤41和32供应的第一端BI被输出到光学干涉仪22。计算机7能根据通过光学干涉仪22的参考激光的检测结果确定管I的状态。
[0129]在本实施例中的管检查系统能使用在图1OA中的光纤传感器12和在图1OB中的光纤传感器12两者。为此原因,在本实施例中的管检查设备6包括模式开关27,其在用于使用图1OA中的光纤传感器12的双线模式和用于使用在图1OB中的光纤传感器12的单线模式之间切换(参见图3)。双线模式和单线模式分别是第一模式和第二模式的示例。
[0130]在本实施例的单线模式中,例如使用循环器42。在本实施例的双线模式中,例如循环器42处于不被使用的状态中。
[0131 ] (2)在第一实施例中的LDI检测
[0132]图11是示出在第一实施例中的LDI检测的示意图。
[0133]在本实施例中的超声波光探测器5在管I的表面上在轴向方向上(Z轴)延伸的多条线LI和在管I的表面上在圆周方向(Θ方向)延伸的多条线L2的交叉点P处附接。轴向方向和圆周方向分别是第一方向和第二方向的示例。线LI和L2分别是第一线和第二线的示例。交叉点P对应于在矩阵固定点方法中的测量点。
[0134]图11示出了配置在某一交叉点P处的MEAT 11a、配置在与上述交叉点相邻的交叉点P处的光纤传感器12a和存在于连接EMAT Ila和光纤传感器12a的线上的LDI 2a。图11示出了一个实验的状况,其中:EMAT Ila沿着圆周方向运动预定距离,超声波从运动的EMAT IIa输入到管I,通过光纤传感器12a传输的参考激光被检测,并且从该参考激光的检测结果检测LDI 2a。EMAT Ilb表示运动后的EMAT 11a。在该实验中,使用的不是宽区激励EMAT 11,而是一般的 EMAT 11。
[0135]图12是示出了在第一实施例的LDI检测的图。
[0136]图12示出了图11的实验的结果。图12示出了用于每个频率成分的检测的参考激光的强度。参考激光的频率对应图12中所示的管I的壁厚。用于图12中的每条曲线的值代表EMAT Ila的运动距离(mm)。
[0137]在该实验中,使用壁厚为11.82_的管I。图12中的范围R指示LDI 2a的检测结果。从该结果可知,在LDI 2a时管I的壁厚被发现是10.71mm。LDI 2a使得管I的管壁变薄 1.11mnin
[0138]图13是示出在第一实施例中LDI检测区的示意图。
[0139]根据图12中的图,如果EMAT Ila的运动距离在土 Θ方向上是30mm或者更小,那么能检测LDI 2a。EMAT Ilc或者Ild表示在± Θ方向上运动30_之后的EMAT 11a。当使用EMAT Ilc和Ild时,能检测LDI 2a。另一方面,如果EMAT Ila的运动距离在± Θ方向上超过30mm,那么不能检测LDI 2a。因此,在图11的实验中,存在于图13中的区域Rl中的LDI 2被发现是可检测的。区域Rl被称为LDI检测区。
[0140]在使用与图11中的实验中相同的超声波光探测器5的情况下,即使使用发送超声波的超声波光探测器5(EMAT 11)和接收超声波的超声波光探测器5 (光纤传感器12)的各种组合设置,重复LDI 2的检测,预定区域之外的LDI 2也不能被检测。换句话说,在这种情况下,用于管I的每个节管的LDI覆盖率不能是100%。LDI覆盖率是每个节管的其中能检测LDI 2的表面积与每个节管的总的表面积的比率。
[0141]图14是示出在第一实施例中的LDI检测的图。
[0142]在图14中的LDI检测中,使用包括在图7A或者图7B中的宽区激励EMAT 11的超声波光探测器5。因此,在彼此分开轴向2Φ且圆周方向180°的超声波光探测器5之间能检测到共振信号。
[0143]图14示出了在图11中的EMAT Ila的位置沿着轴向运动-Φ并且沿着圆周方向运动+45°之后对应的配置在交叉点P处的EMAT He,以及在图11中的EMAT Ila的位置沿着轴向运动-Φ并且沿着圆周方向运动-45°之后对应的配置在交叉点P处的EMAT Ilf0因此,EMAT Ile和Ilf与光纤传感器12a沿着轴向以两条线L2的间隔并且沿着圆周方向以一条线LI的间隔分开。图14还示出了存在于连接EMAT lie和光纤传感器12a的线上的 LDI 2bο
[0144]因为EMAT Ile和Ilf每个都是宽区激励EMAT 11,所以能检测在EMAT Ile和Ilf与光纤传感器12a之间的共振信号。因此,在图14中的LDI检测中,区域R2是LDI检测区,并且存在于区域R2中的LDI 2能被检测。区域R2是具有102mm的底和150mm的高的等腰三角形(但是,这是不是在平面上而是在曲面上的三角形)。在图14中的LDI检测能检测LDI 2a和 LDI 2b。
[0145]因此,在本实施例中的管检查系统,在设置发送超声波的超声波光探测器5和接收超声波的超声波光探测器5的各种组合时,使得超声波光探测器5的各种组合在轴向上以两条线L2间隔并且在圆周方向上以一条线LI间隔彼此分开。这种组合的示例包括:包括EMAT Ile的超声波光探测器5和包括光纤传感器12a的超声波光探测器5的组合,和,包括EMAT Ilf的超声波光探测器5和包括光纤传感器12a的超声波光探测器5的组合。
[0146]在LDI 2检测通过使用这些组合被重复的情况下,如果用于各个检测的LDI检测区过载,那么管I的每个节管能被适合于区域R2的许多LDI检测区完全覆盖。这意味着,在每个节管的全部区域内的LDI2能被检测并且用于每个节管的LDI覆盖率达到100%。因此,根据本实施例,在管I中的LDI 2能以高精度跨越每个节管的整个区域被检测。对于每个节管的LDI覆盖率是在用于每个节管的壁厚测量中的覆盖率的示例(能够经历壁厚测量的表面积和每个节管的总表面积的比率)。
[0147]在本实施例中的管检查系统可设置除了在图14中之外的超声波光探测器5的组合,只要用于每个节管的LDI覆盖率达到100%即可。
[0148]在LDI检测中用于每种组合的参考激光由光学干涉仪22检测,并且参考激光的检测结果被提供给计算机7。计算机7根据参考激光的检测结果计算超声波的衰减比。该衰减比是从EMAT 11产生的超声波的振幅与从参考激光计算的超声波的振幅的比。计算机7能根据该衰减比计算在管I中的管壁变薄的发生位置(LDI 2的发生位置)和在接收侧上的超声波光探测器5之间的距离。计算机7可根据从两种组合计算得出的两个衰减比计算管I中的管壁变薄的发生部位的位置(LDI 2的发生部位)。
[0149]图15是示出在第一实施例的变型中的LDI检测的图。
[0150]图15示出了这样的情形:其中超声波光探测器51至55同时地供应有电力,并且超声波光探测器5x接收从超声波光探测器5:至5 5发送的超声波。超声波光探测器5:至5 5相对于超声波光探测器5x定位在不同的位置。具体地,超声波光探测器54和5 5定位在超声波光探测器5x的圆周方向上(土 Θ方向)。超声波光探测器52定位在超声波光探测器5x的轴向方向中(-Z方向)。超声波光探测器5JP 5 3定位在超声波光探测器5x的螺旋方向。
[0151 ] 在本变型中,即使来自各个超声波光探测器51至5 5的超声波是弱的,超声波光探测器5x也能接收到被合成为强的合成超声波的超声波。因此,根据本变型,能提高LDI检测的精度。在这种情况下,超声波光探测器51至5 5是多个第一超声波光探测器的示例,超声波光探测器5x是一个或者多个第二超声波光探测器的示例。
[0152]图15还示出了一种状态:其中超声波光探测器5x和超声波光探测器5y接收从超声波光探测器5:至5 5发送的超声波。
[0153]在本变型中,来自光源21的参考激光同时地被供应到超声波光探测器5x和5y,并且从超声波光探测器5x输出的参考激光和从超声波光探测器5y输出的参考激光由光学干涉仪22同时地被检测。因此,根据本变型,由两个超声波光探测器5x和5y的检测能短时间内进行。此外,根据本变型,来自两个超声波光探测器5x和5y的参考激光的检测能够估计LDI 2的形状和位置,如下面所述。在这种情况下,超声波光探测器51至5 3是一个或者多个第一超声波光探测器的示例,超声波光探测器5x和5y是多个第二超声波光探测器的示例。
[0154]图15还示出了这样的状态:其中超声波光探测器5z接收从超声波光探测器5x发送的超声波。在图15中示出的LDI 2存在于连接超声波光探测器5x和5z的线上。由于超声波光探测器5z在超声波光探测器5x的螺旋方向上临近于超声波光探测器5x,所以超声波光探测器5x和5z之间的距离比管I的直径Φ ( = 150mm)长。因此,当来自超声波光探测器5x的超声波弱时,在图15中所示的LDI 2可能不被超声波光探测器5z检测。
[0155]因此,在本变型中,超声波光探测器51至5 5的EMAT 11被操作,使得来自超声波光探测器5:至5 5的超声波的相位在超声波光探测器5x的位置处对齐,这些超声波的合成超声波的振幅在超声波光探测器5x的位置处被放大。另外,在本变型中,超声波光探测器5x的EMATll被操作,使得来自超声波光探测器5x的超声波的相位与该合成超声波在超声波光探测器5x的位置处的相位对齐,并且来自超声波光探测器5x的超声波被该合成超声波放大。因此,根据本变型,强的超声波能在连接超声波光探测器5x和5z的线上传播,能够提尚LDI2的检测精度。根
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