現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)作業(yè)

1、現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)學(xué) 院： 專 業(yè)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師：2014年 12月 30日現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)的技術(shù)特點(diǎn)和系統(tǒng)的構(gòu)成1、現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)特點(diǎn)（1）測(cè)量過(guò)程軟件控制 智能檢測(cè)系統(tǒng)可以是新建自穩(wěn)零放大， 自動(dòng)極性判斷， 自動(dòng)量程切換， 自動(dòng) 報(bào)警，過(guò)載保護(hù)，非線性補(bǔ)償，多功能測(cè)試和自動(dòng)巡回檢測(cè)。由于有了計(jì)算機(jī)， 上述過(guò)程可采用軟件控制。 測(cè)量過(guò)程的軟件控制可以簡(jiǎn)化系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)， 縮小 體積，降低功耗，提高檢測(cè)系統(tǒng)的可靠性和自動(dòng)化程度。（2）智能化數(shù)據(jù)處理 智能化數(shù)據(jù)處理是智能檢測(cè)系統(tǒng)最突出的特點(diǎn)。 計(jì)算機(jī)可以方便、 快捷地實(shí) 現(xiàn)各種算法。因此，智能檢測(cè)系統(tǒng)可用軟件對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行及時(shí)、在線處理，

2、提 高測(cè)量精度。 另一方面，智能檢測(cè)系統(tǒng)可以對(duì)測(cè)量結(jié)果再加工， 獲得并提高更多 更可靠的高質(zhì)量信息。智能檢測(cè)系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)可以方便地用軟件實(shí)現(xiàn)線性化處理、 算術(shù)平均值處 理、數(shù)據(jù)融合計(jì)算、快速的傅里葉變換（FFT）、相關(guān)分析等各種信息處理功能。（ 3）高度的靈活性 智能檢測(cè)系統(tǒng)已以軟件工作為核心，生產(chǎn)、修改、復(fù)制都比較容易，功能和 性能指標(biāo)更加方便。而傳統(tǒng)的硬件檢測(cè)系統(tǒng)，生產(chǎn)工藝復(fù)雜，參數(shù)分散性較大， 每次更改都涉及到元器件和儀器結(jié)構(gòu)的改變。（ 4）實(shí)現(xiàn)多參數(shù)檢測(cè)與信息融合智能檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)備多個(gè)測(cè)量通道， 可以有計(jì)算對(duì)多路測(cè)量通進(jìn)行檢測(cè)。 在進(jìn) 行多參數(shù)檢測(cè)的基礎(chǔ)上， 依據(jù)各路信息的相關(guān)特性，

3、可以實(shí)現(xiàn)智能檢測(cè)系統(tǒng)的多 傳感器信息融合，從而提高檢測(cè)系統(tǒng)的準(zhǔn)確性、可靠性和容錯(cuò)性。（ 5）測(cè)量速度快高速測(cè)量時(shí)智能檢測(cè)系統(tǒng)追求的目標(biāo)之一。 所謂高速檢測(cè)，是指從檢測(cè)開(kāi)始， 經(jīng)過(guò)信號(hào)放大、整流濾波、非線性補(bǔ)償、 A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理和結(jié)果輸出的全過(guò) 程所需要的時(shí)間。目前，高速 A/D轉(zhuǎn)換的采樣速度在2000MHz以上，32位PC機(jī) 的時(shí)鐘頻率也在500MHz以上。隨著電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，高速顯示、高速打印、 高速繪圖設(shè)備也日臻完善。這些都為智能檢測(cè)系統(tǒng)的快速檢測(cè)提供了條件。（ 6）智能化功能強(qiáng) 以計(jì)算機(jī)為信息處理核心的智能檢測(cè)系統(tǒng)具有較強(qiáng)的智能功能， 可以滿足各 類用戶的需要。典型的智能功能有

4、：1）測(cè)量選擇功能智能檢測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)量程轉(zhuǎn)換、 信號(hào)通道和采樣方式的自動(dòng)選擇， 使系統(tǒng) 具有對(duì)被測(cè)量對(duì)象的最優(yōu)化跟蹤檢測(cè)能力。2）故障診斷功能智能檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 功能較多， 系統(tǒng)本身的故障診斷尤為重要， 系統(tǒng)可 以根據(jù)檢測(cè)通道的特性和計(jì)算機(jī)本身的自診斷能力， 檢查個(gè)單元故障， 顯示故障 部位，故障原因和應(yīng)采取的故障排除方法。3）其他智能功能 智能檢測(cè)系統(tǒng)還可以具備人機(jī)對(duì)話、自校準(zhǔn)、打印、繪圖、通信、專家知識(shí)查詢和控制輸出等智能功能。2、系統(tǒng)的構(gòu)成現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)的一個(gè)明顯特點(diǎn)就是傳感器采用電參量、電能量或數(shù)字傳感器以及微型集成傳感器，信號(hào)處理采用集成電路和微處理器。盡管現(xiàn)代檢測(cè)儀器和檢測(cè)系統(tǒng)

5、的種類、型號(hào)繁多，用途、性能千差萬(wàn)別，但 它們的作用都是用于各種物理或化學(xué)成分等參量的檢測(cè)，其組成單元按信號(hào)傳遞 的流程來(lái)區(qū)分：通常由各種傳感器（變送器）將非電被測(cè)物理或化學(xué)成分參量轉(zhuǎn) 換成電信號(hào)，然后經(jīng)信號(hào)調(diào)理（信號(hào)轉(zhuǎn)換、信號(hào)檢波、信號(hào)濾波、信號(hào)放大等） 、 數(shù)據(jù)采集、信號(hào)處理后顯示并輸出（通常有 420 mA經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換和放大后的 模擬電壓、開(kāi)關(guān)量、脈寬調(diào)制 PWM串行數(shù)字通信和并行數(shù)字輸出等），由以上 設(shè)備以及系統(tǒng)所需的交、直流穩(wěn)壓電源和必要的輸入設(shè)備（如撥動(dòng)開(kāi)關(guān)、按鈕、 數(shù)字撥碼盤(pán)、數(shù)字鍵盤(pán)等）便組成了一個(gè)完整的檢測(cè)（儀器）系統(tǒng)，其各部分關(guān) 系如圖0-1所示。（1）傳感器傳感器是檢測(cè)系

6、統(tǒng)與被測(cè)對(duì)象直接發(fā)生聯(lián)系的器件或裝置。它的作用是感受指定被測(cè)參量的變化并按照一定規(guī)律將其轉(zhuǎn)換成一個(gè)相應(yīng)的便于傳遞的輸出信 號(hào)。傳感器通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換部分組成； 其中，敏感元件為傳感器直接感受 被測(cè)參量變化的部分，轉(zhuǎn)換部分的作用通常是將敏感元件的輸出轉(zhuǎn)換為便于傳輸 和后續(xù)環(huán)節(jié)處理的電信號(hào)。執(zhí)行器卜1彼測(cè)對(duì)象 |悟站-嚴(yán)采集一信戟理一潔號(hào)樹(shù)ftISA設(shè)備信號(hào)圖0-1 現(xiàn)代檢測(cè)系統(tǒng)一般組成框圖例如，半導(dǎo)體應(yīng)變片式傳感器能把被測(cè)對(duì)象受力后的微小變形感受出來(lái)，通過(guò)一定的橋路轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓信號(hào)輸出。 這樣，通過(guò)測(cè)量傳感器輸出電壓便可 知道被測(cè)對(duì)象的受力情況。這里應(yīng)該說(shuō)明，并不是所有的傳感器均可清楚、

7、明晰 地區(qū)分敏感和轉(zhuǎn)換兩部分；有的傳感器已將這兩部分合二為一，也有的僅有敏感 元件（如熱電阻、熱電偶）而無(wú)轉(zhuǎn)換部分，但人們?nèi)粤?xí)慣稱其為傳感器（如人們 習(xí)慣稱熱電阻、熱電偶為溫度傳感器）。傳感器種類繁多，其分類方法也較多。主要有按被測(cè)參量分類法（如溫度傳 感器、濕度傳感器、位移傳感器、加速度傳感器、荷重傳感器等），按傳感器轉(zhuǎn)換機(jī)理（工作原理）分類法（如電阻式、電容式、電感式、壓電式、超聲波式、 霍爾式等）和按輸出信號(hào)分類法（分為模擬式傳感器和數(shù)字式傳感器兩大類）等。 采用按被測(cè)參量分類法有利于人們按照目標(biāo)對(duì)象的檢測(cè)要求選用傳感器，而采用按傳感器轉(zhuǎn)換機(jī)理分類法有利于對(duì)傳感器做研究和試驗(yàn)。傳感器作為

8、檢測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)源，其性能的好壞將直接影響檢測(cè)系統(tǒng)的精度和 其他指標(biāo)，是檢測(cè)系統(tǒng)中十分重要的環(huán)節(jié)。本書(shū)主要介紹工程上涉及面較廣、應(yīng) 用較多、需求量大的各種物理量、化學(xué)成分量常用的先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù)與實(shí)現(xiàn)方法 以及如何選用合適的傳感器，對(duì)傳感器要求了解其工作原理、應(yīng)用特點(diǎn)，而對(duì)如 何提高現(xiàn)有各種傳感器本身的技術(shù)性能， 以及設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)新的傳感器則不作深入研 究。通常檢測(cè)儀器、檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)師對(duì)傳感器有如下要求：a. 精確性傳感器的輸出信號(hào)必須準(zhǔn)確地反應(yīng)其輸入量， 即被測(cè)量的變化。 因此，傳感 器的輸出與輸入關(guān)系必須是嚴(yán)格的單值函數(shù)關(guān)系，最好是線性關(guān)系；b. 穩(wěn)定性傳感器的輸入、 輸出的單值函數(shù)關(guān)系最好不隨時(shí)

9、間和溫度而變化， 受外界其 他因素的干擾影響亦應(yīng)很小，重復(fù)性要好；c. 靈敏度 即要求被測(cè)參量較小的變化就可使傳感器獲得較大的輸出信號(hào)；d. 其他 如耐腐蝕性好、低能耗、輸出阻抗小和售價(jià)相對(duì)較低等。 各種傳感器輸出信號(hào)的形式也不盡相同， 通常有電荷、 電壓、電流、頻率等， 在設(shè)計(jì)檢測(cè)系統(tǒng)及選擇傳感器時(shí)對(duì)此也應(yīng)給予重視。（2）信號(hào)調(diào)理 信號(hào)調(diào)理在檢測(cè)系統(tǒng)中的作用是對(duì)傳感器輸出的微弱信號(hào)進(jìn)行檢波、轉(zhuǎn)換、 濾波、放大等，以方便檢測(cè)系統(tǒng)后續(xù)環(huán)節(jié)處理或顯示。例如，工程上常見(jiàn)的熱電 阻型數(shù)字溫度檢測(cè) （控制）儀表，其傳感器 Ptl00 的輸出信號(hào)為熱電阻值的變化。 為便于處理， 通常需設(shè)計(jì)一個(gè)四臂電橋，

10、把隨被測(cè)溫度變化的熱電阻阻值轉(zhuǎn)換成 電壓信號(hào)；由于信號(hào)中往往夾雜著 50 Hz工頻等噪聲電壓，故其信號(hào)調(diào)理電路通 常包括濾波、放大、線性化等環(huán)節(jié)。需要遠(yuǎn)傳的話，通常采取 D/A或V/1電路 將獲得的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的 420 mA電流信號(hào)后再進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳送。檢測(cè) 系統(tǒng)種類繁多，復(fù)雜程度差異很大，信號(hào)的形式也多種多樣，各系統(tǒng)的精度、性 能指標(biāo)要求各不相同， 它們所配置的信號(hào)調(diào)理電路的多寡也不盡一致。 對(duì)信號(hào)調(diào) 理電路的一般要求是：1）能準(zhǔn)確轉(zhuǎn)換、穩(wěn)定放大、可靠地傳輸信號(hào)；2）信噪比高，抗干擾性能要好。（3）數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集（系統(tǒng)）在檢測(cè)系統(tǒng)中的作用是對(duì)信號(hào)調(diào)理后的連續(xù)模擬信號(hào)進(jìn)行離散化并轉(zhuǎn)換成

11、與模擬信號(hào)電壓幅度相對(duì)應(yīng)的一系列數(shù)值信息， 同時(shí)以一定的方 式把這些轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)及時(shí)傳遞給微處理器或依次自動(dòng)存儲(chǔ)。 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通常以各 類模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換器為核心，輔以模擬多路開(kāi)關(guān)、采樣/保持器、輸入緩沖 器、輸出鎖存器等。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)是：1）輸入模擬電壓信號(hào)范圍，單位 V；2）轉(zhuǎn)換速度（率），單位 次/s；3）分辨率，通常以模擬信號(hào)輸入為滿度時(shí)的轉(zhuǎn)換值的倒數(shù)來(lái)表征；4）轉(zhuǎn)換誤差，通常指實(shí)際轉(zhuǎn)換數(shù)值與理想 A/ D轉(zhuǎn)換器理論轉(zhuǎn)換值之差。（4）信號(hào)處理信號(hào)處理模塊是現(xiàn)代檢測(cè)儀表、 檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和各種控制的中樞環(huán) 節(jié)，其作用和人的大腦相類似。 現(xiàn)代檢測(cè)儀表、 檢測(cè)系統(tǒng)中的信

12、號(hào)處理模塊通常 以各種型號(hào)的單片機(jī)、 微處理器為核心來(lái)構(gòu)建， 對(duì)高頻信號(hào)和復(fù)雜信號(hào)的處理有時(shí)需增加數(shù)據(jù)傳輸和運(yùn)算速度快、處理精度高的專用高速數(shù)據(jù)處理器（DSP或直接采用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。當(dāng)然，由于檢測(cè)儀表、檢測(cè)系統(tǒng)種類和型號(hào)繁多，被測(cè)參量不同，檢測(cè)對(duì)象 和應(yīng)用場(chǎng)合各異， 用戶對(duì)各檢測(cè)儀表的測(cè)量范圍、 測(cè)量精度、 功能的要求差別也 很大。對(duì)檢測(cè)儀表、 檢測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)處理環(huán)節(jié)來(lái)說(shuō)， 只要能滿足用戶對(duì)信號(hào)處理 的要求，則是愈簡(jiǎn)單愈可靠， 成本愈低愈好。 對(duì)一些容易實(shí)現(xiàn)且傳感器輸出信號(hào) 大，用戶對(duì)檢測(cè)精度要求不高，只要求被測(cè)量不要超過(guò)某一上限值，一旦越限， 送出聲（喇叭或蜂鳴器） 、光（指示燈）信號(hào)即可

13、的檢測(cè)儀表的信號(hào)處理模塊， 往往只需設(shè)計(jì)一個(gè)可靠的比較電路， 該電路的一端為被測(cè)信號(hào)， 另一端為表示上 限值的固定電平；當(dāng)被測(cè)信號(hào)小于設(shè)定的固定電平值， 比較器輸出為低電平， 聲、 光報(bào)警器不動(dòng)作， 一旦被測(cè)信號(hào)電平大于固定電平值， 比較器翻轉(zhuǎn)， 經(jīng)功率放大 驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器、 指示燈動(dòng)作。 這種簡(jiǎn)單系統(tǒng)的信號(hào)處理就很簡(jiǎn)單， 只要一片集成比 較器芯片和幾個(gè)分立元件即可。 但對(duì)于熱處理和爐溫檢測(cè)、 控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)， 其信 號(hào)處理電路將大大復(fù)雜化。 因?yàn)閷?duì)熱處理爐爐溫測(cè)控系統(tǒng)， 用戶不僅要求系統(tǒng)高 精度地實(shí)時(shí)測(cè)量爐溫，而且需要系統(tǒng)根據(jù)熱處理工件的熱處理工藝制定的時(shí)間 - 溫度曲線進(jìn)行實(shí)時(shí)控制（調(diào)節(jié)） 。如

14、果采用一般通用的中小規(guī)模集成電路來(lái)構(gòu)建 這一類較復(fù)雜的檢測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)處理模塊， 則不僅構(gòu)建技術(shù)難度很大， 而且所設(shè) 計(jì)的信號(hào)處理模塊必然結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)試?yán)щy，性能和可靠性差。由于微處理器、 單片機(jī)和大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展和這類芯片價(jià) 格不斷降低， 對(duì)稍復(fù)雜一點(diǎn)的檢測(cè)系統(tǒng) （儀器）其信號(hào)處理環(huán)節(jié)都應(yīng)考慮選用合 適型號(hào)的單片機(jī)、微處理器、DSP或新近開(kāi)始推廣的嵌入式模塊為核心來(lái)設(shè)計(jì)和 構(gòu)建（或者由工控機(jī)兼任） ，從而使所設(shè)計(jì)的檢測(cè)系統(tǒng)獲得更高的性能價(jià)格比。（5）信號(hào)顯示通常人們都希望及時(shí)知道被測(cè)參量的瞬時(shí)值、累積值或其隨時(shí)間的變化情 況，因此，各類檢測(cè)儀表和檢測(cè)系統(tǒng)在信號(hào)處理器計(jì)算出被測(cè)參量的

15、當(dāng)前值后通 常均需送至各自的顯示器作實(shí)時(shí)顯示。 顯示器是檢測(cè)系統(tǒng)與人聯(lián)系的主要環(huán)節(jié)之 一，顯示器一般可分為指示式、數(shù)字式和屏幕式三種。1）指示式顯示又稱模擬式顯示。被測(cè)參量數(shù)值大小由光指示器或指針在標(biāo) 尺上的相對(duì)位置來(lái)表示。 用有形的指針位移模擬無(wú)形的被測(cè)量是較方便、 直觀的。 指示式儀表有動(dòng)圈式和動(dòng)磁式等多種形式， 但均有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、 價(jià)格低廉、 顯示直 觀的特點(diǎn)，在檢測(cè)精度要求不高的單參量測(cè)量顯示場(chǎng)合應(yīng)用較多。 指針式儀表存 在指針驅(qū)動(dòng)誤差和標(biāo)尺刻度誤差， 這種儀表的讀數(shù)精度和儀器的靈敏度等受標(biāo)尺 最小分度的限制，如果操作者讀儀表示值時(shí)，站位不當(dāng)就會(huì)引入主觀讀數(shù)誤差。2）數(shù)字式顯示以數(shù)字形式

16、直接顯示出被測(cè)參量數(shù)值的大小。在正常情況下， 數(shù)字式顯示徹底消除了顯示驅(qū)動(dòng)誤差，能有效地克服讀數(shù)的主觀誤差， （相對(duì)指 示式儀表）可提高顯示和讀數(shù)的精度， 還能方便地與計(jì)算機(jī)連接并進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。 因此，各類檢測(cè)儀表和檢測(cè)系統(tǒng)正越來(lái)越多地采用數(shù)字式顯示方式。3）屏幕顯示實(shí)際上是一種類似電視顯示方法，具有形象性和易于讀數(shù)的優(yōu) 點(diǎn)，又能同時(shí)在同一屏幕上顯示一個(gè)被測(cè)量或多個(gè)被測(cè)量的 （大量數(shù)據(jù)式） 變化 曲線，有利于對(duì)它們進(jìn)行比較、分析。屏幕顯示器一般體積較大，價(jià)格與普通指 示式顯示和數(shù)字式顯示相比要高得多， 其顯示通常需由計(jì)算機(jī)控制， 對(duì)環(huán)境溫度、 濕度等指標(biāo)要求較高， 在儀表控制室、監(jiān)控中心等環(huán)境

17、條件較好的場(chǎng)合使用較多。 （ 6）輸出在許多情況下， 檢測(cè)儀表和檢測(cè)系統(tǒng)在信號(hào)處理器計(jì)算出被測(cè)參量的瞬時(shí)值 后除送顯示器進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示外， 通常還需把測(cè)量值及時(shí)傳送給控制計(jì)算機(jī)、 可編 程控制器（PLC或其他執(zhí)行器、打印機(jī)、記錄儀等，從而構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)或 實(shí)現(xiàn)打?。ㄓ涗洠┹敵?。檢測(cè)儀表和檢測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)輸出通常有420 mA的電流信號(hào)，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換和放大后的模擬電壓、開(kāi)關(guān)量、脈寬調(diào)制 PWM串行數(shù)字 通信和并行數(shù)字輸出等多種形式，需根據(jù)測(cè)控系統(tǒng)的具體要求確定。（ 7）設(shè)備輸入設(shè)備是操作人員和檢測(cè)儀表或檢測(cè)系統(tǒng)聯(lián)系的另一主要環(huán)節(jié)， 用于輸入 設(shè)置參數(shù)，下達(dá)有關(guān)命令等。最常用的輸入設(shè)備是各種鍵盤(pán)、撥

18、碼盤(pán)、條碼閱讀 器等。近年來(lái)，隨著工業(yè)自動(dòng)化、辦公自動(dòng)化和信息化程度的不斷提高，通過(guò)網(wǎng) 絡(luò)或各種通信總線利用其他計(jì)算機(jī)或數(shù)字化智能終端， 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程信息和數(shù)據(jù)輸入 的方式愈來(lái)愈普遍。 最簡(jiǎn)單的輸入設(shè)備是各種開(kāi)關(guān)、 按鈕，模擬量的輸入、 設(shè)置， 往往借助電位器進(jìn)行。（ 8）穩(wěn)壓電源一個(gè)檢測(cè)儀表或檢測(cè)系統(tǒng)往往既有模擬電路部分， 又有數(shù)字電路部分， 通常 需要多組幅值大小要求各異但穩(wěn)定的電源。 這類電源在檢測(cè)系統(tǒng)使用現(xiàn)場(chǎng)一般無(wú) 法直接提供，通常只能提供交流 220 V工頻電源或+24 V直流電源。檢測(cè)系統(tǒng)的 設(shè)計(jì)者需要根據(jù)使用現(xiàn)場(chǎng)的供電電源情況及檢測(cè)系統(tǒng)內(nèi)部電路的實(shí)際需要， 統(tǒng)一 設(shè)計(jì)各組穩(wěn)壓電源，給

19、系統(tǒng)各部分電路和器件分別提供它們所需的穩(wěn)定電源。最后，值得一提的是， 以上七個(gè)部分不是所有的檢測(cè)系統(tǒng) （儀表）都具備的， 而且對(duì)有些簡(jiǎn)單的檢測(cè)系統(tǒng)， 其各環(huán)節(jié)之間的界線也不是十分清楚， 需根據(jù)具體 情況進(jìn)行分析。另外，在進(jìn)行檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)， 對(duì)于把以上各環(huán)節(jié)具體相連的傳輸通道， 也 應(yīng)給予足夠的重視。傳輸通道的作用是聯(lián)系儀表的各個(gè)環(huán)節(jié)，給各環(huán)節(jié)的輸入、 輸出信號(hào)提供通路。它可以是導(dǎo)線、管路（如光導(dǎo)纖維）以及信號(hào)所通過(guò)的空間 等。信號(hào)傳輸通道比較簡(jiǎn)單，易被人們忽視，如果不按規(guī)定的要求布置及選擇， 則易造成信號(hào)的損失、失真或引入干擾等，影響檢測(cè)系統(tǒng)的精度。二 簡(jiǎn)述現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)中數(shù)據(jù)處理內(nèi)容和處理的

20、方法1、數(shù)據(jù)處理內(nèi)容主要是測(cè)量誤差的分析。而測(cè)量誤差有可以分為隨機(jī)誤差、系統(tǒng)誤差、粗大誤差。在同一測(cè)量條件下， 多次重復(fù)測(cè)量同一量值時(shí)， 測(cè)量誤差的大小和正負(fù)符號(hào) 以不可預(yù)知的方式變化， 這種誤差叫做隨機(jī)誤差， 又稱偶然誤差。 隨機(jī)誤差是由 很多復(fù)雜因素的微小變化的總和所引起的，因此分析比較困難。（1）系統(tǒng)誤差當(dāng)在一定的相同條件下， 對(duì)同一物理量進(jìn)行多次測(cè)量時(shí)， 誤差的大小和正負(fù) 總保持不變或者誤差按一定的規(guī)律變化， 這種誤差叫做系統(tǒng)誤差。 引起系統(tǒng)誤差 的因素主要有：材料、零部件及工藝缺陷；環(huán)境溫度、濕度、壓力的變化以及其 它外界干擾等。可以利用修正值來(lái)減小或消除系統(tǒng)誤差（2）粗大誤差 在相

21、同的條件下，多次重復(fù)測(cè)量同一量時(shí)，明顯地歪曲了測(cè)量結(jié)果的誤差， 稱為粗大誤差，簡(jiǎn)稱粗差。粗差是由于疏忽大意，操作不當(dāng)，或測(cè)量條件的超常 變化而引起的。 含有粗大誤差的測(cè)量值稱為壞值， 所有的壞值都應(yīng)去除， 但不是 主觀或隨便去除，必須科學(xué)地舍棄。正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果不應(yīng)該包含有粗大誤差。2、數(shù)據(jù)處理方法1）有效數(shù)字和數(shù)據(jù)舍入規(guī)則1）有效數(shù)字測(cè)量結(jié)果和數(shù)據(jù)處理中， 確保幾位有效數(shù)字是很重要的問(wèn)題， 測(cè)量結(jié)果既然 包含誤差， 說(shuō)明測(cè)量值實(shí)際就是一個(gè)近似值， 在記錄測(cè)量結(jié)果或者是數(shù)據(jù)運(yùn)算時(shí) 取多少有效數(shù)字， 應(yīng)該以測(cè)量能達(dá)到的準(zhǔn)確度為依據(jù)， 如果認(rèn)為測(cè)量結(jié)果中小數(shù) 點(diǎn)后的位數(shù)越多，數(shù)據(jù)就越準(zhǔn)確這是片面的。

22、2）數(shù)據(jù)舍入規(guī)則對(duì)于位數(shù)很多的的近似數(shù)， 當(dāng)有效位數(shù)確定以后， 其后面多余的數(shù)組應(yīng)舍去， 而保留的有效數(shù)字最末以為數(shù)字應(yīng)按下面的舍入規(guī)則進(jìn)行湊整。 若舍去部分的數(shù)值小于保留部分末位的半個(gè)單元，則末位不變。 若舍去部分的數(shù)值大于保留部分末位的半個(gè)單元，則末位加 1。 若舍去部分的數(shù)值等于保留部分末位的半個(gè)單元，則末位湊成偶數(shù)，即末 位為偶數(shù)時(shí)不變，末位為奇數(shù)時(shí)加 1。（2）數(shù)據(jù)運(yùn)算規(guī)則在近似運(yùn)算中， 為保證最后結(jié)果又盡可能公安的準(zhǔn)確度， 所有參與運(yùn)算的數(shù) 據(jù)，在有效數(shù)字后可多保留一位數(shù)組作為參考數(shù)字，或稱為安全數(shù)字。1）在加減運(yùn)算時(shí)，各運(yùn)算數(shù)據(jù)以小數(shù)位數(shù)最少的數(shù)據(jù)位數(shù)為準(zhǔn)，其余各數(shù) 據(jù)可多取一位

23、小數(shù)，單最后結(jié)果應(yīng)與小數(shù)位數(shù)最少的數(shù)據(jù)小數(shù)位相同。2）在乘除運(yùn)算時(shí)，個(gè)運(yùn)算數(shù)據(jù)應(yīng)以有效位數(shù)最少的數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，其余各數(shù)據(jù) 要比有效位數(shù)最少的數(shù)據(jù)位數(shù)多取一位數(shù)字， 而最后結(jié)果應(yīng)與有效位數(shù)最少的數(shù) 據(jù)位數(shù)相同。3）在平方或開(kāi)平方運(yùn)算時(shí)，平方相當(dāng)于乘法運(yùn)算，開(kāi)方是平方的逆運(yùn)算， 故可以按照乘除法運(yùn)算處理。4） 在對(duì)數(shù)運(yùn)算時(shí)，n位有效數(shù)字的數(shù)據(jù)應(yīng)該是用n位對(duì)數(shù)表，或用n+1位對(duì) 數(shù)表，以免損失精度。5 ）三角函數(shù)運(yùn)算中，所取函數(shù)值得位數(shù)應(yīng)隨角度誤差的減小而增多。（3）最小二乘法最小二乘算法的基本原理是將輸入數(shù)據(jù)與預(yù)先設(shè)計(jì)好的含有非周期分量和 某些諧波分量的函數(shù)按最小二乘法原理進(jìn)行擬合，從中求出輸入信號(hào)中

24、所包含的基頻分量和各種諧波分量的幅值和相角。為便于下面的分析和計(jì)算，假設(shè)系統(tǒng)故障的暫態(tài)電流包含有衰減性直流分量和小于6次諧波的各種整數(shù)次諧波分量，則可給定電流表達(dá)式：在我們研究?jī)蓚€(gè)變量（x, y）之間的相互關(guān)系時(shí)，通?？梢缘玫揭幌盗谐蓪?duì) 的數(shù)據(jù)（x1, y1、x2, y2xm , ym）；將這些數(shù)據(jù)描繪在x -y直角坐標(biāo)系中（如 圖1）,若發(fā)現(xiàn)這些點(diǎn)在一條直線附近，可以令這條直線方程如（式1-1）。Y計(jì)=a0 + al X （式1-1） 其中：aO、al是任意實(shí)數(shù)為建立這直線方程就要確定 aO和a1，應(yīng)用最小二乘法原理，將實(shí)測(cè)值 Yi與利用（式1-1）計(jì)算值（Y計(jì)=aO+a1X）的離差（Yi-

25、Y 計(jì)）的平方和刀（Yi - 丫 計(jì)）2丨最小為“優(yōu)化判據(jù)”。令：二刀（Yi - Y 計(jì)）2 （式 1-2）把（式1-1）代入（式1-2）中得： =刀（Yi - aO - a1 Xi）2 （ 式 1-3）當(dāng)?shù)叮╕i -Y計(jì)）平方最小時(shí)，可用函數(shù)對(duì)aO、a1求偏導(dǎo)數(shù)，令這兩個(gè)偏導(dǎo)數(shù)等于零。亦即：m aO + （刀 Xi ） a1 = 刀 Yi （式 1-6）（刀 Xi ） aO + （ 刀 Xi2 ） a1 = 刀（Xi, Yi）（ 式 1-7）得到的兩個(gè)關(guān)于aO、a1為未知數(shù)的兩個(gè)方程組，解這兩個(gè)方程組得出：aO =（刀 Yi） / m - a1（刀 Xi） / m （ 式 1-8）a1 =

26、n EXi Yi - （EXi 刀 Yi） / nEXi2 - （EXi）2 ）（ 式 1-9）這時(shí)把a(bǔ)O、a1代入（式1-1）中，此時(shí)的（式1-1）就是我們回歸的元線性方程 即：數(shù)學(xué)模型。反映了除y與x存在直線關(guān)系以外的一切因素（包括x對(duì)y的非線性影響及 其他一切未加控制的隨機(jī)因素）所引起的y的變異程度，稱為離回歸平方和或剩 余平方和，所以要求它最小，即其它影響因素最小。反映了 y的總變異程度，稱為y的總變異平方和。最小二乘法是處理各種觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量平差的一種基本方法。如果以不同精度多次觀測(cè)一個(gè)或多個(gè)未知量，為了求定各未知量的最可靠 值，各觀測(cè)量必須加改正數(shù)，使其各改正數(shù)的平方乘以觀測(cè)值的

27、權(quán)數(shù)的總和為最 小。因此稱最小二乘法。一般線性情況若含有更多不相關(guān)模型變量t1,.,tq，可如組成線性函數(shù)的形式!/（切1 鮎;0- * -1 %）=広0 4-認(rèn)曲 + * h + %鮎即線性方程組忑o H- H +八斗工了上1會(huì)=yi鞏+叼怎1 d+叼丄巧+F吋曲=Jfe+ 分 1 如1 F - _ -1-+ + 尤gffgt/i0 A 列 11 豐 *1-= J/ti通常人們將tij記作數(shù)據(jù)矩陣A,參數(shù)xj記做參數(shù)矢量x，觀測(cè)值yi記作b,則線性方程組又可寫(xiě)成：/yAya(Ax = b即上述方程運(yùn)用最小二乘法導(dǎo)出為線性平差計(jì)算的形式為:min |Xt 一 6|2X三 簡(jiǎn)述信息處理的內(nèi)容和算

28、法對(duì)信息處理實(shí)質(zhì)就是對(duì)信號(hào)處理為了深入了解信號(hào)的物理實(shí)質(zhì)，將其進(jìn)行分類研究是非常必要的。以不同的 角度來(lái)看待信號(hào)，我們可以將信號(hào)分為1. 確定性信號(hào)與非確定性信號(hào)2. 能量信號(hào)與功率信號(hào)3. 時(shí)限信號(hào)與頻限信號(hào)4. 連續(xù)時(shí)間信號(hào)與離散時(shí)間信號(hào)5. 物理可實(shí)現(xiàn)信號(hào)1.1確定性信號(hào)與非確定性信號(hào)a)確定性信號(hào)可以用明確的數(shù)學(xué)關(guān)系式描述的信號(hào)稱為確定性信號(hào)。它可以進(jìn)一步分為周期信號(hào)、非周期信號(hào)與準(zhǔn)周期信號(hào)等，如下圖所示。周期信號(hào)是經(jīng)過(guò)一定時(shí)間可以重復(fù)出現(xiàn)的信號(hào)，滿足條件：x ( t )= x(t + nT )式中，T周期，T=2n / 3 0；3 0基頻；n=0, 1,。非周期信號(hào)是不會(huì)重復(fù)出現(xiàn)的信

29、號(hào)。 例如，錘子的敲擊力；承載纜繩斷裂時(shí) 應(yīng)力變化；熱電偶插入加熱爐中溫度的變化過(guò)程等， 這些信號(hào)都屬于瞬變非周期 信號(hào)，并且可用數(shù)學(xué)關(guān)系式描述。例如，下圖是單自由度振動(dòng)模型在脈沖力作用 下的響應(yīng)。準(zhǔn)周期信號(hào)是周期與非周期的邊緣情況， 是由有限個(gè)周期信號(hào)合成的，但各 周期信號(hào)的頻率相互間不是公倍關(guān)系，其合成信號(hào)不滿足周期條件，例如 是兩個(gè)正弦信號(hào)的合成，其頻率比不是有理數(shù)，不成諧波關(guān)系。這種信號(hào)往往出現(xiàn)于通信、振動(dòng)系統(tǒng)，應(yīng)用于機(jī)械轉(zhuǎn)子振動(dòng)分析，齒輪噪聲 分析，語(yǔ)音分析等場(chǎng)合b)非確定性信號(hào)非確定性信號(hào)不能用數(shù)學(xué)關(guān)系式描述，其幅值、相位變化是不可預(yù)知的，所 描述的物理現(xiàn)象是一種隨機(jī)過(guò)程。 例如，

30、汽車(chē)奔馳時(shí)所產(chǎn)生的振動(dòng)；飛機(jī)在大氣 流中的浮動(dòng)；樹(shù)葉隨風(fēng)飄蕩；環(huán)境噪聲等。1.1信號(hào)的時(shí)域分析信號(hào)時(shí)域分析又稱之為波形分析或時(shí)域統(tǒng)計(jì)分析，它是通過(guò)信號(hào)的時(shí)域波形 計(jì)算信號(hào)的均值、均方值、方差等統(tǒng)計(jì)參數(shù)。信號(hào)的時(shí)域分析很簡(jiǎn)單，用示波器、 萬(wàn)用表等普通儀器就可以進(jìn)行分析。1. 信號(hào)類型確定信號(hào)時(shí)域分析(波形分析)的一個(gè)重要功能是根據(jù)信號(hào)的分類和各類信號(hào) 的特點(diǎn)確定信號(hào)的類型。然后再根據(jù)信號(hào)類型選用合適的信號(hào)分析方法。2. 周期T對(duì)周期信號(hào)來(lái)說(shuō)，可以用時(shí)域分析來(lái)確定信號(hào)的周期，也就是計(jì)算相鄰的兩 個(gè)信號(hào)波峰的時(shí)間差。3. 均值均值Ex(t)表示集合平均值或數(shù)學(xué)期望值基于隨機(jī)過(guò)程的特性， 可用時(shí)間間隔

31、T內(nèi)的幅值平均值表示，即冷=因 =腫2 94.均方值信號(hào)x(t)的均方值Ex2(t)，或稱為平均功率，其表達(dá)式為:圧值表達(dá)了信號(hào)的強(qiáng)度，其正平方根值，又稱為有效值，也是信號(hào)的平均 能量的一種表達(dá)。在工程信號(hào)測(cè)量中一般儀器的表頭示值顯示的就是信號(hào)的均方 值。5.方差信號(hào)x(t)的方差定義為： 強(qiáng)乜(咖-町啲D勺J J U稱為均方差或標(biāo)準(zhǔn)差?？梢宰C明，尹分*貳憶描述了信號(hào)的波動(dòng)量；盤(pán) 描述了信號(hào)的靜態(tài)量 方差反映了信號(hào)繞均值的波動(dòng)程度。1.3信號(hào)的相關(guān)分析1.3.1相關(guān)的概念相關(guān)是指客觀事物變化量之間的相依關(guān)系，在統(tǒng)計(jì)學(xué)中是用相關(guān)系數(shù)來(lái)描述 兩個(gè)變量x，y之間的相關(guān)性的，即：?二咧敢再Xr創(chuàng)式中p

32、xy是兩個(gè)隨機(jī)變量波動(dòng)量之積的數(shù)學(xué)期望，稱之為協(xié)方差或相關(guān)性， 表征了 x、y之間的關(guān)聯(lián)程度；、丄分別為隨機(jī)變量x、y的均方差，是隨機(jī)變量波動(dòng)量平方的數(shù)學(xué)期望。自然界中的事物變化規(guī)律的表現(xiàn)，總有互相關(guān)聯(lián)的現(xiàn)象，不一定是線形相關(guān)， 也不一定是完全無(wú)關(guān)，如：人的身高與體重，吸煙與壽命的關(guān)系。2.4信號(hào)的幅值分析信號(hào)的幅值分析包括信號(hào)的幅值概率密度函數(shù)和幅值概率分布函數(shù)，它反映了幅值信號(hào)落在不同強(qiáng)度區(qū)域的概率情況。a）概率密度函數(shù) 隨機(jī)信號(hào)的概率密度函數(shù)定義為：、十 工（上） 兀+Ax= un 對(duì)于各態(tài)歷經(jīng)過(guò)程：g= im hm 勻b）概率分布函數(shù)概率分布函數(shù)是信號(hào)幅值小于或等于某值 R的概率，其定

33、義為:片=r於眩J 0概率分布函數(shù)又稱之為累積概率，表示了落在某一區(qū)間的概率，亦可寫(xiě)為:卩（0 =F（g A典型信號(hào)的概率密度函數(shù)和概率分布函數(shù)如下圖所示:正弓玄波AC三角浪-A/0 *A白噪聲糯怖Al岸蝕心神克0t1.5信號(hào)的表述1.5.1周期信號(hào)的表述一般周期信號(hào)可以利用傅里葉級(jí)數(shù)展開(kāi)成多個(gè)乃至無(wú)窮多個(gè)不同頻率的諧 波信號(hào)的線性疊加。傅里葉級(jí)數(shù)展開(kāi)式包含三角函數(shù)展開(kāi)式、復(fù)指數(shù)展開(kāi)式。1三角函數(shù)展開(kāi)式.對(duì)于滿足狄里赫勒條件：函數(shù)在（-T/2，T/2）區(qū)間連續(xù)或只有有限個(gè)第一類間斷點(diǎn)，且只有有限個(gè)極值點(diǎn)的周期信號(hào)，均可展開(kāi)成：=円 + V coswojqZ sin 托）式中常值分量、余弦分量幅

34、值、正弦分量幅值分別為天(f) win式中：aO, an, bn為傅里葉系數(shù)；T0為信號(hào)的周期，也是信號(hào)基波成份的 周期；3 0=2 n /TO為信號(hào)的基頻,n co 0為n次諧頻。由三角函數(shù)變換，可將式中的正、余弦同頻項(xiàng)合并0S &血氐)N-1二衛(wèi)口 + 國(guó) sin( g?庶 + 01) +上22a?0Z + 松)+ 堆 sin( + 叫)+ 式中：常值分量A0=a0各諧波分量的幅值A(chǔ)t =屈 + 各諧波分量的初相角九二 arctg()2、復(fù)指數(shù)展開(kāi)式利用歐拉公式丹用=coftf/sirKc前IW務(wù)(嚴(yán)_嚴(yán))2.6信號(hào)的頻譜分析信號(hào)頻譜分析是采用傅立葉變換將時(shí)域信號(hào)x(t)變換為頻域信號(hào)X(

35、f)，從而幫助人們從另一個(gè)角度來(lái)了解信號(hào)的特征。時(shí)域信號(hào)x(t)的傅氏變換為：式中X(f)為信號(hào)的頻域表示，x(t)為信號(hào)的時(shí)域表示，f為頻率。傅里葉變換的主要性質(zhì)傅里葉變換是信號(hào)分析與處理中，時(shí)域與頻域之間轉(zhuǎn)換的基本數(shù)學(xué)工具。 掌 握傅里葉變換的主要性質(zhì)，有助于了解信號(hào)在某一域中變化時(shí)，在另一域中相應(yīng) 的變化規(guī)律，從而使復(fù)雜信號(hào)的計(jì)算分析得以簡(jiǎn)化。四應(yīng)用實(shí)例-天然氣管道腐蝕檢測(cè)技術(shù)天然氣管道腐蝕檢測(cè)技術(shù)在現(xiàn)有的技術(shù)條件下，人們認(rèn)為鋼質(zhì)管道傳輸送危險(xiǎn)液體和氣體被認(rèn)為是安 全有效的方式，但是隨著時(shí)間的推移和管道自身以及周?chē)h(huán)境的變化，管道會(huì)出現(xiàn)不可避免的缺陷，這種隨時(shí)間的的積累的缺陷很容易導(dǎo)致事

36、故的發(fā)生，其表現(xiàn)的形式主要是腐蝕穿孔，鋼制管道腐蝕有內(nèi)腐蝕和外輸入介質(zhì)含有的腐蝕性雜質(zhì) 引起管壁均勻減薄等一系列問(wèn)題。管道外腐蝕是指在外防腐層破壞，陰極保護(hù)不 完全，被屏蔽情況下放生的。發(fā)生后腐蝕速度與土壤腐蝕性，陰極保護(hù)度等因相 關(guān)。防腐層失效的主要原因是土壤環(huán)境中含有的化學(xué)，物理破壞，運(yùn)行條件造成的圖層老化，陰極保護(hù)副作用造成圖層剝離，以及外界活動(dòng)破壞的防腐層。鋼質(zhì)管道內(nèi)腐蝕檢測(cè)技術(shù)鋼質(zhì)管道內(nèi)腐蝕檢測(cè)技術(shù)是通過(guò)裝有無(wú)損檢測(cè)設(shè)備及數(shù)據(jù)采集、處理和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)系統(tǒng)的智能清理管道器，完成對(duì)管體的逐級(jí)掃描，達(dá)到對(duì)缺陷檢測(cè)的目的。（1）漏磁法智能清管器它是通過(guò)檢測(cè)器是目前應(yīng)用歷史較長(zhǎng)、 技術(shù)較為完善的設(shè)

37、備，其主要通途在 管道穿孔之前確定或掃描因內(nèi)、外腐蝕引起的壁厚變化情況，同時(shí)也能檢測(cè)出管 壁的凹痕等缺陷。磁通法檢測(cè)器一般由三個(gè)模塊組成各模塊之間由聯(lián)軸節(jié)連接，而其表現(xiàn)形式主要為腐蝕穿如圖I所示：鋼質(zhì)管道腐蝕有內(nèi)腐蝕電池儂塊恃娠器欖塊悅器棋塊圖1漏磁通法檢測(cè)器的結(jié)構(gòu)示意圖第一個(gè)模塊為電池模塊，中間為探測(cè)漏磁的傳感器模塊，第三個(gè)為儀器模塊。 漏磁通法檢測(cè)的基本原理是建立在鐵磁料的高磁導(dǎo)率這一特性之上的。 其檢測(cè)的 基本原理如圖2所示：鋼管中因腐蝕而產(chǎn)生缺陷處的磁導(dǎo)率遠(yuǎn)小于鋼管的磁導(dǎo)率， 鋼管在外加磁場(chǎng) 作用下被磁化，當(dāng)鋼管中無(wú)缺陷時(shí)，磁力線絕大部分通過(guò)鋼管，此時(shí)磁力線均勻 分布；當(dāng)鋼管內(nèi)部有缺陷

38、時(shí)，磁力線發(fā)生彎曲，并且有一部分磁力線泄漏出鋼管 表面，檢測(cè)被磁化鋼管表面逸出的漏磁通，就可判斷缺陷是否存在。漏磁通法適用于檢測(cè)中小型管道，可以對(duì)各種管壁缺陷進(jìn)行檢驗(yàn)，檢測(cè)的管 壁不能太厚，干擾因素多，空間分辨力低，另外，小而深的管壁缺陷處的漏磁信 號(hào)要比形狀平滑但很?chē)?yán)重的缺陷處的信號(hào)大得多， 所以漏磁檢測(cè)數(shù)據(jù)往往需要經(jīng) 過(guò)校驗(yàn)才能使用。檢測(cè)過(guò)程中當(dāng)管道所采用的材料混有雜質(zhì)時(shí)， 還會(huì)出現(xiàn)虛假數(shù) 據(jù)。使用漏磁法檢測(cè)管壁厚度時(shí)，檢測(cè)信號(hào)易受到管壁腐蝕缺陷的長(zhǎng)度， 深度和 缺陷形等因素的影響。當(dāng)腐蝕缺陷的面積大于探頭的靈敏區(qū)時(shí)， 管壁厚度的檢測(cè) 精度高。但是，當(dāng)腐蝕缺陷的面積小于探頭的靈敏區(qū)時(shí)， 管

39、壁厚度的檢測(cè)精度難 以得到保證。因此，漏磁檢測(cè)裝置分為高分辨率和低分辨率兩種。高，低分辨率漏磁檢測(cè)裝置的劃分以所用探頭數(shù)的多少或各探頭間的周向間距而定。探頭數(shù)愈多，各探頭之間的周向間距愈小，分辨率愈高，則檢測(cè)精度愈高。高分辨率漏磁檢測(cè)裝置 對(duì)槽型缺陷具有良好的檢測(cè)效果，對(duì)長(zhǎng)寬比大于 2,寬度小于探頭周向間距的槽 型缺陷而言，當(dāng)采用探頭周向間距為 30 40mm勺漏磁檢測(cè)裝置檢測(cè)時(shí)，壁厚的檢 測(cè)值明顯偏小。而采用探頭周向間距為 8ram的漏磁檢測(cè)裝置再次對(duì)這種缺陷進(jìn) 行檢測(cè)時(shí)，則能精確測(cè)量壁厚。（2）超聲波裂紋檢測(cè)儀。管內(nèi)超聲波在役檢測(cè)原理見(jiàn)圖3/多i :示。垂直于管道壁的超聲波探頭對(duì)管道壁發(fā)出

40、一組超聲波脈沖后，探頭首先接收到由管道壁內(nèi)表面反射的回波（前波），隨后接收到由管道壁缺陷或管道壁外表面反射的回波（缺陷波或底波）。于是，探頭至管道壁內(nèi)表面的距離 A與管道壁厚度T可以通過(guò)前波時(shí)間以及前波和 缺陷波（或底波）的時(shí)間差來(lái)確定：A-tA / 2 T-tb n, / 2 （2）式中，t，為第一次反射回波（前波）時(shí)間，t。為第二次反射回波（底波或缺 陷波）時(shí)間，n，為超聲波在介質(zhì)中的聲速，n。為超聲波在管道中的聲速。不過(guò)， 僅僅根據(jù)管道壁厚度T曲線尚無(wú)法判別管道屬內(nèi)壁缺陷還是外壁缺陷，還需要根 據(jù)探頭至管道壁內(nèi)表面的距離 A曲線來(lái)判別。當(dāng)外壁腐蝕減薄時(shí)，距離A曲線不 變而當(dāng)內(nèi)壁腐蝕減薄時(shí)

41、，距離 A曲線與壁厚T曲線呈反對(duì)稱。于是，根據(jù)距離 A和壁厚T兩條曲線，即可確定管道壁缺陷，并判別管道是內(nèi)壁腐蝕減薄缺陷還 是外壁腐蝕減薄缺陷。（3）渦流檢測(cè)技術(shù)。渦流檢測(cè)技術(shù)的原理是：在渦流式檢測(cè)器的兩個(gè)初級(jí)線 圈內(nèi)通以微弱的電流，使鋼管表面因議畏度Um）圖3管內(nèi)超聲波檢測(cè)原理示意圈圈4卩CM系統(tǒng)原理視電磁感應(yīng)而產(chǎn)生渦流，用次級(jí)線圈進(jìn)行檢測(cè)。若管壁沒(méi)有缺陷，每個(gè)初級(jí)線 圈上的磁通量均與次級(jí)線圈上的磁通量相等，由于反相連接，次級(jí)線圈上不產(chǎn)生 電壓。有缺陷時(shí)，磁通發(fā)生紊亂，磁力線扭曲，使次級(jí)線圈的磁失去平衡而產(chǎn)生 電壓。通過(guò)對(duì)該電壓的分析，檢測(cè)出腐蝕情況。2. 2鋼質(zhì)管道外腐蝕檢測(cè)技術(shù)國(guó)內(nèi)外埋地鋼質(zhì)管道外防腐層檢測(cè)技術(shù)方法很多，但就其信號(hào)源來(lái)說(shuō)，都可歸納為直流法和交流法兩種。當(dāng)今防腐層狀況檢測(cè)技術(shù)大多是通過(guò)管道上方地面測(cè)量 或防腐層性能的間接測(cè)試而完成，