錢(qián)宏亮，王艷斌，閆重強(qiáng)，郭振東，段 凱，李 濤

（中電科信息產(chǎn)業(yè)有限公司，鄭州 450047）

管道運(yùn)輸是現(xiàn)代交通運(yùn)輸?shù)闹匾\(yùn)輸手段，已在石化、冶煉、電力、食品和造紙業(yè)等領(lǐng)域大量使用。目前，無(wú)論是長(zhǎng)距離的介質(zhì)管道，還是工廠內(nèi)部的短程介質(zhì)管道，絕大部分是鋼制金屬管道，具有操作溫度高、工況復(fù)雜、管道分布密集、介質(zhì)有腐蝕性等特點(diǎn)。鋼管在長(zhǎng)期服役過(guò)程中，由于化學(xué)、物理或電化學(xué)作用造成金屬的破壞或者變質(zhì)的腐蝕現(xiàn)象非常普遍。因此，使用先進(jìn)的檢測(cè)和監(jiān)控技術(shù)及設(shè)備，及早發(fā)現(xiàn)管道腐蝕失效，消除安全隱患，預(yù)防安全事故。

金屬管道的常見(jiàn)腐蝕形態(tài)有孔蝕、腐蝕破裂、脫層腐蝕、全面腐蝕、晶間腐蝕等。針對(duì)各種腐蝕形態(tài)，目前的檢測(cè)監(jiān)測(cè)技術(shù)主要有超聲波測(cè)厚法、超聲導(dǎo)播技術(shù)、漏磁通法、渦流檢測(cè)技術(shù)、電阻法、線性極化法、電化學(xué)阻抗譜、場(chǎng)圖像技術(shù)、電化學(xué)噪聲技術(shù)等。每種檢測(cè)技術(shù)都有其固有的優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍。比較而言，超聲檢測(cè)技術(shù)是通過(guò)檢測(cè)管道壁厚的變化或材料的不連續(xù)性來(lái)發(fā)現(xiàn)腐蝕缺陷的，具備檢測(cè)結(jié)果直觀，測(cè)量精度高，檢測(cè)速度快，可在管道內(nèi)外檢測(cè)以及易于使用等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用到各行各業(yè)的在線和離線的管道腐蝕檢測(cè)設(shè)備中。但是，傳統(tǒng)的壓電超聲檢測(cè)技術(shù)，檢測(cè)時(shí)需要介質(zhì)耦合，對(duì)檢測(cè)面的表面粗糙度（Ra）有較高的要求，且難以應(yīng)用于高溫環(huán)境下的檢測(cè)和輸氣管道內(nèi)部檢測(cè)。近年來(lái)，逐漸成熟的電磁超聲（EMA）檢測(cè)技術(shù)，從檢測(cè)原理上解決了上述問(wèn)題，對(duì)于金屬材質(zhì)管道或密封罐體，除了可以完成普通壓電超聲的檢測(cè)任務(wù)外，還可以實(shí)現(xiàn)壓電超聲難以完成的高溫檢測(cè)任務(wù)。

國(guó)外將電磁超聲技術(shù)應(yīng)用于金屬管道腐蝕檢測(cè)的典型公司有烏克蘭SSE 公司，其EMA 設(shè)備的測(cè)厚精度為0.1mm，配備高溫電磁超聲探頭，可應(yīng)用于600 ℃的高溫金屬管道測(cè)量；美國(guó)泛美公司是在常規(guī)超聲測(cè)厚儀的基礎(chǔ)上，配備電磁超聲探頭，實(shí)現(xiàn)高溫測(cè)量，測(cè)量精度為0.25 mm；德國(guó)Nordinkraft公司，其EMA設(shè)備的測(cè)厚分辨率為0.01 mm，可實(shí)現(xiàn)720 ℃的高溫金屬管道測(cè)量；美國(guó)Innerspec公司的Temate PowerBox H（PBH）是一款多功能的電磁超聲檢測(cè)儀，具備直入射測(cè)厚、探傷功能，斜入射探傷，表面波及導(dǎo)波檢測(cè)功能，其高溫電磁超聲探頭在配備冷卻裝置后，可長(zhǎng)期檢測(cè)1 000℃的高溫管件。國(guó)內(nèi)尚無(wú)類(lèi)似PBH 這樣的多功能電磁超聲檢測(cè)儀和面向金屬管道腐蝕檢測(cè)的缺陷評(píng)估軟件。因此，研制基于電磁超聲的金屬管道腐蝕檢測(cè)儀，對(duì)于提高我國(guó)電磁超聲檢測(cè)設(shè)備的水平和滿(mǎn)足管道運(yùn)輸行業(yè)的高溫檢測(cè)需求，具有重要的實(shí)用價(jià)值和社會(huì)意義。

1 金屬管道腐蝕的電磁超聲檢測(cè)方法

電磁超聲與傳統(tǒng)的壓電超聲同屬于超聲范疇，EMA激勵(lì)超聲波的原理是：將線圈置于導(dǎo)電金屬表面上，在線圈中加載高壓脈沖，激勵(lì)產(chǎn)生一個(gè)交變的電磁場(chǎng)，導(dǎo)致被測(cè)物體表面層內(nèi)感應(yīng)出渦流。如果同時(shí)在線圈上施加穩(wěn)定磁場(chǎng)，就會(huì)與金屬內(nèi)部渦流相互作用，產(chǎn)生洛倫茲力，被測(cè)物體的質(zhì)點(diǎn)在力的作用下產(chǎn)生沿被測(cè)件輻射或沿表面?zhèn)鞑サ某暡?。電磁超聲的接收是激發(fā)的逆過(guò)程，當(dāng)被測(cè)物體表面有超聲投射時(shí)，質(zhì)點(diǎn)發(fā)生位移，晶格在偏置磁場(chǎng)的作用下受力，產(chǎn)生交變電流，導(dǎo)致被測(cè)導(dǎo)體的表層出現(xiàn)交變的磁場(chǎng)，交變磁場(chǎng)漏出導(dǎo)電體，使配置在導(dǎo)電體表面上的檢測(cè)線圈產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，其頻率與接收到的超聲波有相同的頻率，其幅值與反射波的能量相關(guān)。在電磁超聲檢測(cè)中，被測(cè)物體是電磁超聲傳感器的一部分，必須是電導(dǎo)體或磁導(dǎo)體。若被測(cè)物體是鐵磁性材料，除洛侖茲力外，還受到磁致伸縮力的作用。

電磁超聲探頭（EMAT）由磁鐵、發(fā)射接收線圈、試件三部分構(gòu)成。與壓電探頭比較，使用EMAT 進(jìn)行管道壁腐蝕檢測(cè)，有很多優(yōu)點(diǎn)：①不需要耦合劑，適合高溫檢測(cè)及輸氣介質(zhì)管道內(nèi)的爬行檢測(cè)。②非接觸測(cè)量，檢測(cè)時(shí)受涂層、污染物，粗糙表面的影響很小。③發(fā)現(xiàn)自然缺陷的能力強(qiáng)，能檢測(cè)出鋼管表面存在的裂紋、孔洞等不易檢出的缺陷。④在鋼管中激發(fā)的超聲導(dǎo)波，傳播距離遠(yuǎn)，在進(jìn)行鋼管的縱向缺陷檢測(cè)時(shí)，探頭與工件無(wú)需旋轉(zhuǎn)。⑤測(cè)量厚度時(shí)，EMAT 采用橫波，縱向分辨力要比壓電探頭高出一倍。

EMAT 使用不同的線圈、磁場(chǎng)和激勵(lì)頻率，可產(chǎn)生各種類(lèi)型的超聲波［1］。對(duì)于金屬管道的腐蝕檢測(cè)，主要采用體波測(cè)厚方法和表面波缺陷檢測(cè)方法。

儀器設(shè)計(jì)的體波測(cè)厚使用EMAT，使永磁體產(chǎn)生垂直靜態(tài)偏置磁場(chǎng)，線圈為螺旋結(jié)構(gòu)，頻率為2.5 MHz，可在金屬管壁內(nèi)激發(fā)垂直入射的橫波。檢測(cè)時(shí)，通過(guò)檢測(cè)超聲波在管壁中傳播時(shí)間（T），計(jì)算出管壁厚度（H），比較厚度的變化，即可判斷管道的腐蝕情況，如圖1所示。

圖1 電磁超聲探頭檢測(cè)管壁腐蝕模擬圖

表面波探傷EMAT 使用永磁體產(chǎn)生垂直靜態(tài)偏置磁場(chǎng)，線圈為曲折結(jié)構(gòu)，頻率為1.5 MHz，可檢測(cè)金屬管壁內(nèi)外表面及亞表面的腐蝕缺陷。當(dāng)管壁沒(méi)有不連續(xù)性時(shí)，EMAT 發(fā)射的表面波，繞管壁一周，只有一個(gè)回波；若在傳播路徑上有缺陷或焊縫，會(huì)有多個(gè)反射波，其缺陷判定和定位方法與壓電超聲表面波探傷方法相同，如圖2所示。亦可以將探頭旋轉(zhuǎn)90°，使表面波沿徑向傳播，便于發(fā)現(xiàn)周向延伸的缺陷。將探頭置于內(nèi)壁，就可以用同樣的方法，檢測(cè)內(nèi)壁缺陷。

圖2 電磁超聲波探頭表面波檢測(cè)模擬圖

2 金屬管道腐蝕檢測(cè)儀的設(shè)計(jì)方案

2.1 系統(tǒng)組成

電磁超聲金屬管道腐蝕檢測(cè)儀與壓電超聲檢測(cè)儀的區(qū)別在于探頭不同，缺陷分析軟件不同，發(fā)射接收電路有些區(qū)別，其他則基本相同。系統(tǒng)主要有電磁超聲探頭（EMAT）、發(fā)射接收電路、模擬信號(hào)處理電路、數(shù)字信號(hào)處理電路、人機(jī)界面（HMI）和腐蝕檢測(cè)軟件包等組成。其原理框圖如圖3所示。

圖3 電磁超聲金屬管道腐蝕檢測(cè)系統(tǒng)

在圖3中，人機(jī)界面為基于Windows XPe的嵌入式終端，內(nèi)置腐蝕分析軟件包。數(shù)據(jù)采集和處理電路通過(guò)USB 接口與HMI通訊，由FPGA、MCU和A／D 變換電路完成。猝發(fā)波電路接收數(shù)字處理電路的觸發(fā)信號(hào)，并按設(shè)定的脈沖個(gè)數(shù)和頻率產(chǎn)生猝發(fā)信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)過(guò)隔離驅(qū)動(dòng)后，經(jīng)變壓器升壓，形成高壓大功率的線圈驅(qū)動(dòng)信號(hào)，用以驅(qū)動(dòng)EMAT的激勵(lì)線圈。不同頻率的線圈需要不同的調(diào)諧匹配電路，以達(dá)到最大的功率輸出和比較純凈的正弦波。激勵(lì)線圈和接收線圈可以是同一個(gè)線圈，也可以分離。分離的線圈接收靈敏度稍低一些，但是接收電路可以與高壓脈沖隔離，減少始脈沖寬度。單個(gè)線圈的EMAT 為自發(fā)自收式探頭，不存在兩個(gè)線圈結(jié)構(gòu)和電路參數(shù)不一致的問(wèn)題，使用的較多。接收線圈接收的微弱電壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)阻抗匹配，經(jīng)保護(hù)和驅(qū)動(dòng)，進(jìn)入模擬信號(hào)處理電路。其放大倍數(shù)受主機(jī)的控制，并可在人機(jī)界面中設(shè)置。

2.2 硬件電路設(shè)計(jì)

電磁超聲金屬管道腐蝕檢測(cè)儀電路中，猝發(fā)波發(fā)生器電路、升壓變換和驅(qū)動(dòng)電路與一般的壓電超聲區(qū)別較大。

2.2.1 猝發(fā)波發(fā)生器

猝發(fā)波發(fā)生器使用可編程門(mén)陣列（FPGA）實(shí)現(xiàn)，如圖4所示。

圖4 猝發(fā)波發(fā)生器電路圖

FPGA 內(nèi)部通過(guò)PLL產(chǎn)生100 MHz的時(shí)鐘信號(hào)，作為全局時(shí)鐘源，提供給A／D 轉(zhuǎn)換、地址信號(hào)產(chǎn)生、猝發(fā)波發(fā)生器等電路使用，該時(shí)鐘源經(jīng)過(guò)可預(yù)置分頻器分頻，產(chǎn)生EMAT 激勵(lì)所需的頻率信號(hào)（Sf）。Sf進(jìn)入高電平脈寬計(jì)數(shù)器后，在每個(gè)上升沿使計(jì)數(shù)器輸出高電平，同時(shí)開(kāi)始對(duì)100MHz的時(shí)鐘源計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)到預(yù)設(shè)值后，使輸出變低，這樣就可以產(chǎn)生高電平脈寬可調(diào)的與Sf同頻的周期信號(hào)。延時(shí)計(jì)數(shù)器用于產(chǎn)生同頻的相較于第一路有一定時(shí)延的另一路猝發(fā)波。該時(shí)延以10ns為單位，根據(jù)預(yù)置的計(jì)數(shù)值產(chǎn)生延時(shí)。方法是：在延時(shí)計(jì)數(shù)器中有兩個(gè)寄存器，第一個(gè)寄存器為延時(shí)數(shù)寄存器，第二個(gè)為脈寬寄存器，每到Sf信號(hào)上升沿，開(kāi)始計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)到指定的延時(shí)數(shù)后，使計(jì)數(shù)器輸出高電平；之后，開(kāi)始對(duì)脈寬計(jì)數(shù)，達(dá)到脈寬計(jì)數(shù)值后，使計(jì)數(shù)器輸出低電平。這樣就產(chǎn)生了與第一路同頻的，具有死區(qū)時(shí)間控制的第二路信號(hào)。為了實(shí)現(xiàn)指定數(shù)目的猝發(fā)波，在每個(gè)觸發(fā)信號(hào)上升沿，使脈沖數(shù)計(jì)數(shù)器輸出為高電平，同時(shí)對(duì)延時(shí)計(jì)數(shù)器輸出的脈沖開(kāi)始計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)到設(shè)定的脈沖數(shù)后，使脈沖數(shù)計(jì)數(shù)器輸出為低電平。該信號(hào)與上述兩路信號(hào)作邏輯與運(yùn)算，即可產(chǎn)生設(shè)定頻率和指定數(shù)目的猝發(fā)波。該猝發(fā)波發(fā)生器使用Verilog HDL語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)，除1.5MHz和2.5MHz的頻率外，還可以按需要產(chǎn)生其他頻率的猝發(fā)波。

2.2.2 驅(qū)動(dòng)電路和升壓變換

驅(qū)動(dòng)電路采用高壓高速M(fèi)OS器件和全橋逆變技術(shù)來(lái)產(chǎn)生所需的大電流脈沖波，該脈沖波經(jīng)變壓器升壓后，經(jīng)調(diào)諧匹配電路，與EMAT 線圈連接，用以激發(fā)電磁超聲。原理圖如圖5所示。

圖5 驅(qū)動(dòng)電路圖

圖5 中，猝發(fā)波發(fā)生器產(chǎn)生的兩路猝發(fā)波（BurstA、BurstB）經(jīng)光電隔離后用于驅(qū)動(dòng)高壓MOS管，Q1 和Q4 受控于BurstA，Q2 和Q3 受控于BurstB。當(dāng)BurstA 的猝發(fā)脈沖到來(lái)時(shí)，Q2 和Q3截止，Q1和Q4同時(shí)導(dǎo)通，電流經(jīng)R16、Q1、R7、T1原邊、R6、Q4、R1驅(qū)動(dòng)變壓器T1，導(dǎo)致變壓器副邊上產(chǎn)生相應(yīng)的高壓大電流脈沖；當(dāng)BurstB的猝發(fā)脈沖到來(lái)時(shí)，則在變壓器上產(chǎn)生反向的大電流脈沖。結(jié)果，在變壓器的副邊輸出與觸發(fā)波同頻的高壓脈沖。試驗(yàn)時(shí)，Q1、Q4 與Q2、Q3 同時(shí)導(dǎo)通會(huì)導(dǎo)致MOS管的損壞，為了避免它們同時(shí)導(dǎo)通，需設(shè)置合適的死區(qū)延時(shí)。為此，使用R16（自恢復(fù)限流電阻）進(jìn)行限流，使用R1檢流，當(dāng)有超過(guò)設(shè)定閾值的電流通過(guò)R1時(shí)，比較器向FPGA 輸出高電平，用于阻止猝發(fā)波的發(fā)生，同時(shí)向主機(jī)提供故障信號(hào)。變壓器T1升壓后的副邊輸出，經(jīng)過(guò)調(diào)諧匹配電路，整形為正弦猝發(fā)波，輸出到EMAT。

調(diào)諧電路主要是根據(jù)不同的探頭頻率，使用合適的電容值與探頭線圈并聯(lián)使之諧振，使能量輸出達(dá)到最佳，并使輸出波形更接近正弦。

2.2.3 接收電路

接收電路與壓電探傷儀的接收電路基本相同，區(qū)別在于EMAT 線圈相當(dāng)于微弱的感性電壓源，前級(jí)匹配非常重要。經(jīng)過(guò)多種比較試驗(yàn)，使用變壓器進(jìn)行耦合匹配，取得了較好的效果，如圖6所示。

圖6 接收電路圖

圖6中，探頭信號(hào)經(jīng)過(guò)變壓器匹配，二極管限幅保護(hù)后，進(jìn)入放大電路。ADI公司的AD 603是一款寬頻帶、低噪聲、低畸變、高增益精度的壓控VGA 放大器。電路采用兩片AD603作為主放大器，第一片的增益變化范圍為－11dB到＋31dB，帶寬90MHz，第二片的增益變化范圍為9dB 到＋51dB，帶寬9MHz。兩片級(jí)聯(lián)可實(shí)現(xiàn)的增益范圍為－2dB 到＋82dB。增益控制使用MCU 自帶的DAC輸出電壓并聯(lián)控制。試驗(yàn)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，當(dāng)增益超過(guò)72dB時(shí)，噪聲較大，易產(chǎn)生自激震蕩。因此，電路的實(shí)際放大倍數(shù)可達(dá)到4000倍，輸入靈敏度約為200μV，結(jié)合數(shù)字信號(hào)處理，能滿(mǎn)足腐蝕缺陷的檢測(cè)要求。

2.2.4 數(shù)字信號(hào)處理

放大后的信號(hào)，進(jìn)入A／D 變換。儀器采用8位100 MHz的AD 變換芯片AD9283；在100 MHz采樣時(shí)，在鋼管中可以實(shí)現(xiàn)0.016 mm 的厚度測(cè)量分辨率，完全滿(mǎn)足腐蝕厚度測(cè)量和缺陷檢測(cè)要求。轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)，進(jìn)入FPGA 進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理。本儀器選擇Altera公司的EP4CE22器件。FPGA內(nèi)包括數(shù)字帶通濾波、平均值濾波、檢波、報(bào)警處理電路等。除報(bào)警處理電路外，其他電路均為通用的數(shù)字處理電路，可以由FPGA 開(kāi)發(fā)工具直接生成。報(bào)警電路主要對(duì)波形的相位、幅度、寬度等特征進(jìn)行相關(guān)分析，剔除干擾雜波后，對(duì)越過(guò)設(shè)定報(bào)警門(mén)限的波形數(shù)據(jù)加入緩存并記錄缺陷位置，最后通過(guò)USB接口送入主機(jī)。數(shù)字信號(hào)處理原理如圖7所示。

圖7 數(shù)字信號(hào)處理原理框圖

經(jīng)數(shù)字信號(hào)處理后，工頻干擾和浪涌干擾被有效剔除，高頻隨機(jī)噪聲被衰減20dB 左右。要進(jìn)一步增加數(shù)字信號(hào)的處理效果，需要容量更大的FPGA 器件。

2.3 軟件設(shè)計(jì)

電磁超聲金屬管道腐蝕檢測(cè)儀是基于Windows XPe系統(tǒng)的，開(kāi)發(fā)工具采用微軟的Visual studio軟件。檢測(cè)軟件設(shè)計(jì)為三層體系結(jié)構(gòu)：底層的USB接口硬件驅(qū)動(dòng)和通訊軟件、中間層的數(shù)據(jù)分析和處理軟件、頂層的人機(jī)交互界面及檢測(cè)結(jié)果存儲(chǔ)軟件。

USB接口的硬件驅(qū)動(dòng)功能包括USB 設(shè)備的檢測(cè)、枚舉、判定，讀寫(xiě)測(cè)試、狀態(tài)檢測(cè)等功能。采用的USB接口芯片F(xiàn)T232H 帶有核心驅(qū)動(dòng)程序，并提供有SDK 庫(kù)，可以直接調(diào)用提供的函數(shù)實(shí)現(xiàn)上述功能，無(wú)需研究USB 協(xié)議。USB 通訊軟件完成主機(jī)與FPGA 和MCU 的數(shù)據(jù)交換，主要功能包括向MCU 和FPGA 傳輸控制命令和讀取檢測(cè)數(shù)據(jù)，使用多線程技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

發(fā)送線程傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包括：觸發(fā)模式、周期，猝發(fā)波參數(shù)，A／D變換頻率，采集長(zhǎng)度，帶通濾波、檢波、增益和抑制參數(shù)，閘門(mén)、報(bào)警參數(shù)等。接收線程用于讀取回波數(shù)據(jù)和報(bào)警數(shù)據(jù)，需要很高的讀取速度。為此在FPGA中設(shè)置4kB的FIFO，與USB芯片的FIFO膠結(jié)。實(shí)測(cè)讀取速度可達(dá)到20MB／s以上。

數(shù)據(jù)分析和處理軟件主要包括：數(shù)據(jù)緩存，A掃描數(shù)據(jù)處理，B掃描數(shù)據(jù)處理，C 掃描數(shù)據(jù)處理，腐蝕評(píng)價(jià)等。

A掃描數(shù)據(jù)處理流程：聲速設(shè)定，溫度補(bǔ)償；體波模式下的厚度計(jì)算，腐蝕深度計(jì)算；表面波模式下周向檢測(cè)時(shí)的周長(zhǎng)計(jì)算，缺陷位置距探頭位置的弧長(zhǎng)計(jì)算，根據(jù)波幅計(jì)算缺陷的當(dāng)量大小。其算法可以采用壓電超聲中的厚度計(jì)算方法及缺陷當(dāng)量計(jì)算方法。

B掃描數(shù)據(jù)處理流程：掃描步長(zhǎng)測(cè)量，腐蝕位置及大小計(jì)算，徑向和周向缺陷分布數(shù)據(jù)表的生成；掃描步長(zhǎng)可通過(guò)外觸發(fā)模式測(cè)量，每個(gè)外觸發(fā)脈沖對(duì)應(yīng)一個(gè)固定的間距，該間距可由編碼器、光柵尺產(chǎn)生，也可由步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)反饋的位置信號(hào)生成。若為內(nèi)觸發(fā)時(shí)，可以設(shè)定一個(gè)與掃查速度接近的默認(rèn)值替代之。B 掃描的數(shù)據(jù)處理依賴(lài)A 掃描的處理結(jié)果。

C掃描數(shù)據(jù)處理流程：根據(jù)管件或罐體的預(yù)知形狀和幾何尺寸及B 掃描處理結(jié)果，生成腐蝕分布的三視圖數(shù)據(jù)，計(jì)算出最大腐蝕缺陷的面積，位置，最薄壁厚的位置、腐蝕深度。

腐蝕評(píng)價(jià)：管道使用安全性要綜合分析的因素主要有C掃描處理結(jié)果，材料的理化性能，應(yīng)力分析尺寸，管道使用環(huán)境，工況要求［2］。上述要素中，除現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)外，其他因素都可通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)預(yù)存，在分析處理時(shí)直接調(diào)用。儀器采用腐蝕管道最小壁厚測(cè)量和安全評(píng)價(jià)方法［3］，文獻(xiàn)［3］中已有較明晰的描述，這里不再重復(fù)。

人機(jī)交互界面軟件包括工班參數(shù)，工件參數(shù)，儀器參數(shù)，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)等；顯示的內(nèi)容包括管道的壁厚，缺陷深度，位置，大小，A、B、C 掃描視圖等；存儲(chǔ)軟件用于記錄上述各項(xiàng)內(nèi)容到數(shù)據(jù)庫(kù)中或參數(shù)文件中，同時(shí)還具備檢測(cè)報(bào)告生成功能。

3 測(cè)試結(jié)果

為了檢測(cè)電磁超聲金屬管道腐蝕檢測(cè)儀所能達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)，使用壓電超聲的檢測(cè)方法和試塊對(duì)儀器進(jìn)行測(cè)試。

首先使用試塊在厚度3～200mm 范圍內(nèi)對(duì)比檢測(cè)，在小于80mm 時(shí)，檢測(cè)誤差不超過(guò)0.05mm；在厚度80～200mm 時(shí)，檢測(cè)誤差不超過(guò)0.2mm。其次對(duì)平底孔進(jìn)行測(cè)試，可以發(fā)現(xiàn)50mm 厚度范圍內(nèi)2mm人工平底孔缺陷。最后使用表面波進(jìn)行檢測(cè)，可以發(fā)現(xiàn)距探頭100mm 處的小孔。

從檢測(cè)結(jié)果來(lái)看，對(duì)2mm 人工平底孔缺陷的檢出，還需要提高信噪比。這可以通過(guò)采用增大發(fā)射功率，提高放大電路的信噪比，使用容量更大的FPGA等方法，以增加數(shù)字濾波節(jié)數(shù)和平均次數(shù)來(lái)解決。

4 結(jié)論

電磁超聲金屬管道腐蝕檢測(cè)儀的脈沖發(fā)射電壓為1 300V，脈沖個(gè)數(shù)在1～10范圍內(nèi)可調(diào)，脈沖頻率在500kHz～5MHz范圍內(nèi)可調(diào)，檢測(cè)重復(fù)頻率可以達(dá)到1 000Hz，其厚度和缺陷檢測(cè)滿(mǎn)足金屬管道腐蝕檢測(cè)的要求。

對(duì)于低溫冰凍場(chǎng)所和高于100 ℃的高溫管道檢測(cè)，電磁超聲金屬管道腐蝕檢測(cè)儀具有壓電超聲不可比擬的優(yōu)勢(shì)；與自動(dòng)化掃查裝置配合后，還可實(shí)現(xiàn)管道外及管道內(nèi)的自動(dòng)化腐蝕檢測(cè)。

［1］美國(guó)無(wú)損檢測(cè)學(xué)會(huì).美國(guó)無(wú)損檢測(cè)手冊(cè) 超聲卷（上冊(cè)）［M］.上海：世界圖書(shū)出版社，1996：499.

［2］劉穎，廖柯熹，劉長(zhǎng)林，等.含腐蝕缺陷管道的剩余強(qiáng)度評(píng)價(jià)方法［J］.天然氣與石油，2008，26（2）：41－44.

［3］翁永基，盧綺敏.腐蝕管道最小壁厚測(cè)量和安全評(píng)價(jià)方法［J］.油氣儲(chǔ)運(yùn)，2003，22（12）：40－43.