[发明专利]基于交流电磁场的腐蚀缺陷可视化成像及评估方法

说明书

本发明公开了一种基于交流电磁场检测技术的腐蚀缺陷成像及评估方法，涉及无损检测缺陷成像技术领域，包括：借助栅格扫查方法获取交流电磁场腐蚀缺陷面扫结果磁场信号Bz幅值矩阵，利用梯度场获取畸变磁场信号Bz最大畸变数值的梯度场矩阵，反映感应电流在腐蚀缺陷边缘的聚集情况，进一步通过求取极值、祛除背景、归一化操作及灰度转换，得到腐蚀缺陷表面轮廓直观成像结果，利用灰度图中白色像素与总像素比例并乘以扫查面积可获取腐蚀缺陷精确面积，有利于实现腐蚀缺陷的可视化评估和剩余寿命精准预测。

技术领域

本发明涉及无损检测缺陷成像技术领域，尤其涉及一种基于交流电磁场检测技术的腐蚀缺陷成像及评估方法。

背景技术

海洋结构物长期在海水环境中服役，由于海水腐蚀作用，结构表面很容易产生各类腐蚀缺陷。由于涂层覆盖、附着物堆积等因素，传统无损检测技术在水下结构物检测过程中需要在大面积清理附着物、彻底破坏涂层情况下对缺陷进行检测和评估，作业工序复杂，效率低下，结构表面清理和涂层修复成本高昂。

交流电磁场检测(Alternating Current Field Measurement-ACFM)技术是一种新兴电磁无损检测技术，主要用于导电材料表面裂纹检测，其利用检测探头在导电试件表面感应出的均匀电流，电流在缺陷周围产生扰动引起空间磁场畸变，通过测量畸变磁场进行缺陷的检测和评估。当无缺陷存在时，导电试件表面电流呈均匀状态，空间磁场无扰动。由于具有非接触测量、定量评估等优势，广泛应用于各类海洋结构物缺陷检测。现有ACFM技术依据特征信号Bx、Bz及蝶形图进行缺陷判定，其中Bx和Bz信号分别为平行于试件表面(与探头扫查方向平行)和垂直于试件表面的磁场信号，特征信号Bx可对裂纹深度评估，特征信号Bz对裂纹长度评估。

与裂纹缺陷相比，腐蚀缺陷具有复杂表面轮廓和三维形状，传统特征信号Bx、Bz与蝶形图无法现实腐蚀缺陷的判定与评估。特别是，腐蚀缺陷在附着物和涂层掩盖下，现有ACFM缺陷评估方法难以实现表面轮廓的成像和评估。

因此，有必要提出一种直观性好、能够实现海洋结构物附着物及涂层下腐蚀缺陷可视化成像及评估方法，通过ACFM检测可在不祛除附着物和涂层情况下实现腐蚀缺陷表面轮廓可视化成像及评估，为海洋结构物腐蚀缺陷的检测、评估及寿命预测提供精准数据支撑。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种基于交流电磁场检测技术的腐蚀缺陷可视化成像及评估方法，直观呈现腐蚀缺陷表面轮廓可视化形貌，获取腐蚀缺陷精确尺寸信息，为海洋结构物缺陷检测评估、寿命预测提供精准、可视化数据支撑。

本发明提供了一种基于交流电磁场检测的可视化成像及评估方法，包括：

步骤一，利用交流电磁场检测探头以栅格扫查方式获取腐蚀缺陷上方长度l宽度w面积区域不同位置点磁场信号Bz幅值，定义探头扫查方向为X方向，在X方向的扫查路径提取等间距n个位置点，在与探头扫查方向垂直的方向提取等间距扫查路径数为m，由以上位置点的磁场信号Bz幅值形成m行n列矩阵对矩阵A的每一行元素[a_i1 a_i2… a_in]沿着X方向(矩阵A行方向)求取梯度i＝1,2,3…m,得到矩阵A的梯度场矩阵

步骤二，求取所述梯度场矩阵B所有元素中的极值PGX_Bz，判定极值PGX_Bz是否小于0，如果是则乘以-1，得到正峰值矩阵C；

步骤三，判定正峰值矩阵C中每一个元素是否小于0，如果是则乘以0，得到祛除背景矩阵D；

步骤四，将祛除背景矩阵D所有元素的幅值归一化到0-1区间，得到归一化矩阵E，由归一化矩阵E的每个元素对应的坐标位置绘制腐蚀缺陷表面轮廓彩色图像F；

步骤五，将所述彩色图像F转换为灰度图G，得到腐蚀缺陷表面轮廓图像；