。為了進行優化可W使用兩種不同的方法。
[0018] 第一種方法是W模式識別方法為基礎,所述方法借助相似度檢查允許得出對各層 應力的結論。在運種情況下,層相關的應力曲線通過算法與層相關的超聲飛行時間、超聲振 幅和滿流阻抗變量連接,所述算法將層相關的數據相互關聯并從而跨越由層相關變量構成 的測試變量區域。此種多維度的測試變量區域在優化階段或在校準時被迭代跨越,且隨后 被用于W下目的,即對實際測量在空間維度中的相似性進行評估。
[0019] 第二種方法是物理方法。其前提是了解或確定在不同的操作溫度下管材料的聲彈 性常數和電導率,并且允許通過迭代適配模型從中確定每層的應力狀態,方式是通過同樣 經過溫度補償的聲彈性常數計算經過溫度補償的超聲飛行時間,并且如有必要還額外使用 超聲振幅和滿流阻抗。
[0020] 基于物理定律或模型識別方法對層模型進行迭代優化具有的優點在于,較高的測 量速度W及可立即使用與管壁的整體厚度相關的信息。此外,迭代優化還允許使用先前的 測量數據(測量歷史)和在評估時刻的測量數據(超聲和滿流變量,W及外壁上的瞬時溫 度)W提高模型的準確度。特別地,通過采用層模型還獲得了在管內壁上的應力或應力梯 度,所述管內壁對應層模型的最內層。
[0021] 為了用電磁超聲換能器來進行測量,不同布置和結構形式的換能器是可能的。原 則上,可用作電磁超聲換能器的是不同的組合換能器,例如由至少一個高頻化巧線圈和電 磁體或一個或多個永磁體組成的組合換能器,其中高頻線圈既可用于發射和/或接收電磁 激勵的超聲波又可用于滿流阻抗的測量。此外示例性地還可使用組合換能器,其由至少兩 個高頻線圈和一個電磁體或兩個高頻線圈和一個或多個永磁體構成。其中高頻線圈在運種 情況下被用于發送和/或接收電磁激勵的超聲波,并且另一個高頻線圈被用作單獨的滿流 線圈。可W用與生成超聲波一樣的脈沖或者也可W通過單獨的滿流發生器來進行滿流激 勵。根據現有技術,本領域技術人員已知合適的超聲換能器。
[0022] 特別有利地,在各個測量點使用至少兩個電磁超聲換能器,運些換能器在脈 沖-回波-操作中在不同的偏振方向上運行。在所述換能器中,高頻線圈既用作發射線圈 又用作接收線圈。換能器被設計或布置成使得其垂直地將彼此垂直的線性偏振的橫波發射 到管中。優選使其中一個超聲換能器的橫波在管的軸向方向上偏振,并且使另一個超聲換 能器的橫波在管的圓周方向上偏振。通過運種方式,可對在所述方向上產生的不同應力進 行最佳檢測。
[0023] 另外優選地,在相應的測量點使用按照分開的發送-接收-布置的兩對電磁超聲 換能器。對于運對換能器,其中一個換能器被用作發射器且另一個被用作接收器。在聲傳輸 時,換能器可通過兩種不同的波類型來工作,既可通過瑞利橫波又可通過水平偏振的橫波。 通過兩個彼此成90°度角的偏振,優選在管的軸向方向和圓周方向上來操作運兩對附加的 電磁超聲換能器,W便檢測管壁中的應力。為此,其被布置成十字形。
[0024] 也存在還將偏振的超聲波發射到管壁中的可能性。因此,例如當壁厚較小時也可 使用板波(SH/Lamb-板波)來代替瑞利波或掠射的水平偏振波。對于垂直引入來說有可能 使用徑向偏振波。
[00巧]超聲換能器,下面也稱之為測試頭,優選為帶狀圍繞在管的圓周上。測試頭沿著圓 周在管上放置得越密,則沿著管道圓周用于應力確定的橫向分辨率就越高。
[00%] 也可同時使用多個具有組合換能器的測試帶用于附加的冗余信息。每個帶的測試 頭或換能器的類型的變化也會帶來附加的冗余信息。通過使用不同測試頭類型、不同波類 型和/或不同測量頻率的數據可獲得附加的信息。
[0027] 在另一種實施形式中(該實施形式可在管道為鐵磁材料的情況下使用),使用具 有電磁體的組合換能器,通過其對磁滯進行調制,W便能夠將重疊磁導率(評估關于定義 的操作點或磁場的磁導率)和/或動態的磁致伸縮(評估關于定義的操作點或磁場的超聲 振幅)作為額外的近表面變量進行測量。
【附圖說明】
[0028] 下面借助實施例并且結合附圖再次對提出的方法進行更詳細的描述。圖中顯示:
[0029] 圖1示出了根據所提出方法的實施形式的在測量點上超聲測試頭布置的兩個示 例;
[0030] 圖2示出了測試頭或測量點在管圓周上的分布的示例;
[0031] 圖3W示意圖示出了通過管道的層模型來確定應力或應力梯度;
[0032] 圖4示出了其中一個測試頭的結構示例,所述測試頭被用于產生垂直引入的線性 偏振橫波;
[0033] 圖5示出了測試頭結構的另一個示例,所述測試頭被用于產生垂直引入的線性偏 振橫波;
[0034] 圖6示出了用于產生瑞利波的測試頭的結構示例;W及
[0035] 圖7示出了用于產生水平偏振橫波的測試頭的結構示例。
【具體實施方式】
[0036] 在所提出的方法中,公知的用于在管道上進行疲勞監控的溫度測量與在管道壁中 的超聲飛行時間、超聲振幅、和/或滿流阻抗的測量相結合,所述測量通過電磁超聲換能器 來進行。根據需要選擇在管外側上的測量點。圖示意圖示出了管1的一部分,在管的 外側上示出了用于實施超聲飛行時間、超聲振幅和滿流阻抗的測量的測試頭布置。圖la和 化在運里示出了在相應測量點上的兩種不同布置可能性。圖中同樣還示意性地示出了所使 用的傳感器2,其用于同時測量在所述測量點上的外表面溫度。溫度傳感器,例如熱電偶形 式的溫度傳感器,也可W集成到測試頭中。此外,在每個測量點上也可存在多個溫度傳感器 2。當然,溫度測量也可W直接在測量前或測量后用超聲測試頭來進行。
[0037]從圖1中可見,可使用不同的超聲換能器或測試頭來進行超聲和/或滿流的測量。 在運種情況下,可W設及具有分開的發送和接收換能器3a、3b、4a、4b的分開的發射-接 收-布置,并且可設及集成的發射-接收-布置5、6,運些布置按照脈沖-回波-操作來運 行。用分開的發射和接收換能器3a、3b或4a、4b可W在管壁的軸向方向上生成瑞利波或水 平偏振橫波。測試頭在聲傳輸時工作,其中超聲波由發射器3a、4a發射出來,并在管壁中傳 播后在管的軸向方向上被相應的超聲接收器3b、4b再次接收。在運種情況下,為了檢測管 壁中的應力分別使用具有彼此成90°角偏振的兩對發射換能器3a、4a和接收換能器3b、 4b-所述偏振是沿管的軸和在管的圓周方向上的。為此,運兩對測試頭被布置成十字形,如 圖la和化中清晰可見的。兩個另外的超聲換能器5、6是集成的發射和接收換能器,其將 具有不同(彼此垂直)的偏振方向的線性偏振橫波垂直地發射到管中。在所述傳感器中, 高頻線圈既用于發射超聲信號又用于接收在管道內壁上反射的超聲信號。此時,其中一個 換能器5產生在管的圓周方向上線性偏振的橫波,另一個換能器6產生在管的軸向方向上 線性偏振的橫波。滿流阻抗的測量可用已知的方式通過集成的高頻線圈來實施。當然也可 使用組合換能器,在所述換能器中設置了附加的高頻線圈來進行滿流阻抗測量。圖la和化 示出了所使用的測試頭的不同取向或布置,正如其可在本方法中使用一樣。圖Ic再次示例 性地顯示了通過管的截面,所述管具有被相應放置的測試頭。所述測試頭優選帶狀地在管 外壁的不同測量點上使用,如在圖Ic中用箭頭示意性所示的。
[003引為此,圖2示出測量點的位置,或是圖1所示測試頭布置7在管1的圓周上的位置。 十字形的測試頭布置7沿管的圓周放置得越密,則沿管圓周的橫向分辨率就越高。為此,圖 2示例性地在左側的部分圖中示出了測試頭布置7或測量點在管1上的四種不同分布,其用 a)至d)表示。測量點或