[发明专利]基于新型弧形线圈的螺纹缺陷深度和长度检测方法

说明书

本发明公开了基于新型弧形线圈的螺纹缺陷深度和长度检测方法，包括以下步骤：传感器优化，特征提取，参数拟合，多参数反演，本发明适用于螺纹缺陷检测技术领域，采用弧形T‑R传感器结构，能够保证每个线圈的提离距离相同，使得线圈间的互阻抗主要取绝被测钻杆螺纹的特性，同时，采用两激一收的工作模式，可以消除背景噪声，并且提高缺陷检测的灵敏度，基于有限元仿真模型，采用扫频激励的测量方式，提取线圈间互阻抗测量结果的特征点，通过拟合的方法获得线圈间互阻抗与缺陷的长度和深度的相互关系，降低了成本，提高了测量精度及检测效率，基于仿真的线圈间互阻抗的扫频测量结果，采用牛顿法反演获得钻杆螺纹的缺陷深度和长度信息。

技术领域

本发明属于螺纹缺陷检测技术领域，具体是基于新型弧形线圈的螺纹缺陷深度和长度检测方法。

背景技术

钻杆螺纹广泛应用于石油化工、大地勘测、航空航天等领域。螺纹在服役过程中，不可避免地由于磨损而产生缺陷。一旦缺陷产生，将对整个设备的安全产生严重的威胁。为了避免危险的发生，在使用前需要对钻杆螺纹进行无损检测。

传统的螺纹检测缺陷检测是人工利用专门的测量工具进行测量。然而，这种方法效率低，耗费大量的人力和物力，同时测量的误差相对较大。因此，该方法不适用于实际应用。

目前，常见的无损检测手段包括超声波检测技术、射线检测技术、热成像检测技术、漏磁技术和涡流检测技术等。超声检测技术具有扫面速度快的优点，但是需要耦合剂，且复杂的钻杆螺纹结构不利于超神信号的分析。射线检测技术具有三维可视化的优点，但是存在成本高、对人体伤害性大的缺点。热成像技术可以实现大面积检测，但是所使用的仪器成本较高，并且对较深的缺陷不灵敏。漏磁技术则可以快速检测螺纹表面处缺陷，但是该方法仅限于导磁性材料。

实际上，在钻杆螺纹缺陷检测中，常使用平行T-R传感器，这种结构不仅导致传感器检测到的信号受提离距离干扰，同时传感器的检测效率也受到影响。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供基于新型弧形线圈的螺纹缺陷深度和长度检测方法。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

基于新型弧形线圈的螺纹缺陷深度和长度检测方法，包括以下步骤：

步骤1:传感器优化：获得对被测螺纹缺陷灵敏度较高的弧形传感器；

步骤2：特征提取：采用扫频激励的方式，获得螺纹信息，对扫频测量的信号进行特征提取；

步骤3：参数拟合：对特征点与缺陷的参数进行拟合，根据拟合结果，通过扫频信号的特征反演缺陷的信息；

步骤4：多参数反演：采用牛顿迭代法，直接对扫频结果反演缺陷的信息。

优选的，所述步骤1中，对被测螺纹缺陷灵敏度较高的弧形传感器包括两个激励线圈和一个激励线圈，三个线圈呈现弧形结构，采用正交试验和神经网络相结合的传感器优化算法，优化的参数包括线圈高度、内外径、线圈间的距离和提离距离，h的范围为1mm-3mm，r₁和r₂的范围分别为1mm-1.2mm和1.5mm-1.75mm，w的范围为0.5mm-1mm，h为线圈的高度，r₁和r₂分别为内外径，w为每个线圈间的距离，l₁为每个线圈的提离距离。

优选的，所述步骤1中，传感器优化，包括以下步骤：

确定影响传感器灵敏度的主要参数有线圈高度、内外径、线圈间的距离和提离距离，并根据实际情况估计每个参数的取值范围；

其次，根据传感器各参数取值范围，对每一个参数选取5个水平开展仿真实验，共有5⁵组实验，根据仿真实验结果，确定传感器最优值的基本范围，采用遗传算法优化的BP神经网络建立传感器各参数与线圈互阻抗变化的函数关系。