一种金属管道参数确定方法及系统与流程

技术特征：
1.一种金属管道参数确定方法，其特征在于，包括：将金属管道外放置探头线圈，并获取探头线圈参数、探头线圈与金属管道的位置参数以及金属管道参数；所述探头线圈参数包括：探头线圈的内半径、外半径、高度以及匝数；所述探头线圈与金属管道的位置参数包括：垂直距离、水平旋转角以及垂直仰角；所述垂直距离为探头线圈的中心到金属管道的中轴线的垂直距离；所述金属管道参数包括：金属管道内半径、外半径、电导率以及相对磁导率；所述垂直仰角为探头线圈的圆柱中心横截面的法向矢量与金属管道的管道轴线的夹角；根据探头线圈参数、探头线圈与金属管道的位置参数以及金属管道参数确定探头线圈在不同频率下的相对阻抗增量；并根据探头线圈在不同频率下的相对阻抗增量确定探头线圈相对阻抗增量的扫频曲线；所述探头线圈相对阻抗增量的扫频曲线以频率为横坐标，以相对阻抗增量的虚部为纵坐标；获取两个不同垂直仰角对应的探头线圈相对阻抗增量的扫频曲线；并根据两个不同垂直仰角对应的探头线圈相对阻抗增量的扫频曲线的交点确定仰角交叉点频率；确定不同垂直距离对应的仰角交叉点频率；根据不同垂直距离对应的仰角交叉点频率确定仰角交叉点频率对数关于垂直距离的关系曲线；并对关系曲线进行线性拟合，确定拟合直线的斜率和截距；根据不同金属管道参数对应的拟合直线的斜率和截距确定金属管道的管道厚度与斜率的关系曲线和截距关于管道厚度和电导率的关系数据表；所述金属管道厚度为金属管道外半径减金属管道内半径；确定待测金属管道的拟合直线的斜率和截距；根据待测金属管道的拟合直线的斜率和截距、金属管道的管道厚度与斜率的关系曲线和截距关于管道厚度和电导率的关系数据表确定待测金属管道的管道厚度和电导率。2.根据权利要求1所述的一种金属管道参数确定方法，其特征在于，所述根据探头线圈参数、探头线圈与金属管道的位置参数以及金属管道参数确定探头线圈在不同频率下的相对阻抗增量，具体包括：利用公式确定探头线圈在不同频率下的阻抗增量；其中，δz为阻抗增量，ω为角频率，d
ecm
为相关系数，c
sm
为探头线圈系数，j为复数，μ0为空气磁导率，i为探头线圈内通过电流的幅值。3.根据权利要求2所述的一种金属管道参数确定方法，其特征在于，所述根据探头线圈参数、探头线圈与金属管道的位置参数以及金属管道参数确定探头线圈在不同频率下的阻抗增量，之后还包括：对探头线圈在不同频率下的相对阻抗增量进行无量纲化处理，得到线圈相对阻抗增量；所述无量纲化处理以空气中线圈的自感抗为归一化因子。4.根据权利要求1所述的一种金属管道参数确定方法，其特征在于，所述根据待测金属管道的拟合直线的斜率和截距、金属管道的管道厚度与斜率的关系曲线和截距关于管道厚度和电导率的关系数据表确定待测金属管道的管道厚度和电导率，具体包括：
根据待测金属管道的拟合直线的斜率和金属管道的管道厚度与斜率的关系曲线确定待测金属管道的管道厚度；根据所述待测金属管道的管道厚度和截距关于管道厚度和电导率的关系数据表确定所述待测金属管道的管道厚度对应的电导率与截距的关系曲线；根据待测金属管道的拟合直线的截距和待测金属管道的管道厚度对应的电导率与截距的关系曲线确定待测金属管道的电导率。5.一种金属管道参数确定系统，其特征在于，包括：参数获取模块，用于将金属管道外放置探头线圈，并获取探头线圈参数、探头线圈与金属管道的位置参数以及金属管道参数；所述探头线圈参数包括：探头线圈的内半径、外半径、高度以及匝数；所述探头线圈与金属管道的位置参数包括：垂直距离、水平旋转角以及垂直仰角；所述垂直距离为探头线圈的中心到金属管道的中轴线的垂直距离；所述金属管道参数包括：金属管道内半径、外半径、电导率以及相对磁导率；所述垂直仰角为探头线圈的圆柱中心横截面的法向矢量与金属管道的管道轴线的夹角；相对阻抗增量确定模块，用于根据探头线圈参数、探头线圈与金属管道的位置参数以及金属管道参数确定探头线圈在不同频率下的相对阻抗增量；并根据探头线圈在不同频率下的相对阻抗增量确定探头线圈相对阻抗增量的扫频曲线；所述探头线圈相对阻抗增量的扫频曲线以频率为横坐标，以相对阻抗增量的虚部为纵坐标；仰角交叉点频率确定模块，用于获取两个不同垂直仰角对应的探头线圈相对阻抗增量的扫频曲线；并根据两个不同垂直仰角对应的探头线圈相对阻抗增量的扫频曲线的交点确定仰角交叉点频率；不同垂直距离对应的仰角交叉点频率确定模块，用于确定不同垂直距离对应的仰角交叉点频率；拟合直线的斜率和截距确定模块，用于根据不同垂直距离对应的仰角交叉点频率确定仰角交叉点频率对数关于垂直距离的关系曲线；并对关系曲线进行线性拟合，确定拟合直线的斜率和截距；对应关系确定模块，用于根据不同金属管道参数对应的拟合直线的斜率和截距确定金属管道的管道厚度与斜率的关系曲线和截距关于管道厚度和电导率的关系数据表；所述金属管道厚度为金属管道外半径减金属管道内半径；待测金属管道的拟合直线的斜率和截距确定模块，用于确定待测金属管道的拟合直线的斜率和截距；待测金属管道的管道厚度和电导率确定模块，用于根据待测金属管道的拟合直线的斜率和截距、金属管道的管道厚度与斜率的关系曲线和截距关于管道厚度和电导率的关系数据表确定待测金属管道的管道厚度和电导率。6.根据权利要求5所述的一种金属管道参数确定系统，其特征在于，所述相对阻抗增量确定模块具体包括：相对阻抗增量确定单元，用于利用公式确定探头线圈在不同频率下的阻抗增量；其中，δz为阻抗增量，ω为角频率，d
ecm
为相关系数，c
sm
为探头线圈系数，j为复数，μ0为
空气磁导率，i为探头线圈内通过电流的幅值。7.根据权利要求6所述的一种金属管道参数确定系统，其特征在于，还包括：无量纲化处理模块，用于对探头线圈在不同频率下的阻抗增量进行无量纲化处理，得到线圈相对阻抗增量；所述无量纲化处理以空气中线圈的自感抗为归一化因子。8.根据权利要求6所述的一种金属管道参数确定系统，其特征在于，所述待测金属管道的管道厚度和电导率确定模块具体包括：管道厚度确定单元，用于根据待测金属管道的拟合直线的斜率和金属管道的管道厚度与斜率的关系曲线确定待测金属管道的管道厚度；电导率与截距的关系曲线确定单元，用于根据所述待测金属管道的管道厚度和截距关于管道厚度和电导率的关系数据表确定所述待测金属管道的管道厚度对应的电导率与截距的关系曲线；电导率确定单元，用于根据待测金属管道的拟合直线的截距和待测金属管道的管道厚度对应的电导率与截距的关系曲线确定待测金属管道的电导率。

技术总结
本发明涉及一种金属管道参数确定方法及系统。该方法包括获取探头线圈参数、探头线圈与金属管道的位置参数以及金属管道参数；根据上述参数确定探头线圈在不同频率下的相对阻抗增量；确定探头线圈相对阻抗增量的扫频曲线；根据两个不同垂直仰角对应的探头线圈相对阻抗增量的扫频曲线的交点确定的仰角交叉点频率；确定仰角交叉点频率对数关于垂直距离的关系曲线；根据不同金属管道参数对应的拟合直线的斜率和截距确定管道厚度与斜率的关系曲线和截距关于管道厚度和电导率的关系数据表；根据待测金属管道的拟合直线的斜率和截距和上述对应关系确定管道厚度和电导率。本发明能够降低提离噪声和线圈偏转误差的影响，实现管道厚度和电导率的同时测量。道厚度和电导率的同时测量。道厚度和电导率的同时测量。


技术研发人员：毛雪飞 王霜 陈振
受保护的技术使用者：北京理工大学
技术研发日：2021.08.03
技术公布日：2021/11/4