本發(fā)明涉及腐蝕檢測(cè)，具體為基于多模態(tài)機(jī)械波的拉線棒不開(kāi)挖腐蝕檢測(cè)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、拉線棒作為輸電線路和通信線路的重要支撐結(jié)構(gòu)，其完整性與安全性直接關(guān)系到線路系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。然而，拉線棒長(zhǎng)期暴露于外界環(huán)境，受到腐蝕、機(jī)械疲勞等因素的影響，容易出現(xiàn)表面及內(nèi)部的隱蔽性損傷。傳統(tǒng)的腐蝕檢測(cè)方法大多依賴(lài)于挖掘或拆卸作業(yè)，例如目視檢查、超聲檢測(cè)和渦流檢測(cè)等，這些方法雖然在一定程度上能夠檢測(cè)腐蝕情況，但往往具有較大的局限性：一方面，開(kāi)挖檢測(cè)不僅耗費(fèi)時(shí)間和資源，還可能對(duì)拉線棒造成二次損傷；另一方面，這些方法的檢測(cè)范圍通常僅限于拉線棒的表面或局部區(qū)域，無(wú)法全面掌握腐蝕的深度及范圍，尤其對(duì)于長(zhǎng)距離的拉線棒難以實(shí)現(xiàn)高效檢測(cè)。

2、近年來(lái)，隨著無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，多模態(tài)機(jī)械波因其在固體介質(zhì)中具有多模態(tài)傳播特性（如縱波、橫波、面波等），能夠覆蓋不同深度的檢測(cè)需求而受到廣泛關(guān)注。時(shí)間反轉(zhuǎn)技術(shù)作為一種新興的信號(hào)處理技術(shù)，能夠通過(guò)信號(hào)回溯聚焦反射點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)高精度的缺陷定位。然而，目前將多模態(tài)機(jī)械波與時(shí)間反轉(zhuǎn)技術(shù)結(jié)合應(yīng)用于長(zhǎng)距離拉線棒腐蝕檢測(cè)的研究仍處于初級(jí)階段，相關(guān)方法尚未解決信號(hào)能量衰減、噪聲干擾以及腐蝕定量評(píng)估等問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于上述存在的問(wèn)題，提出了本發(fā)明。

2、因此，本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是：現(xiàn)有的腐蝕檢測(cè)技術(shù)存在信號(hào)能量損耗與精度不足的問(wèn)題。

3、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：基于多模態(tài)機(jī)械波的拉線棒不開(kāi)挖腐蝕檢測(cè)方法，包括：在拉線棒表面布置激勵(lì)器，產(chǎn)生多模態(tài)機(jī)械波，通過(guò)多點(diǎn)接收器采集傳播中的機(jī)械波信號(hào)；對(duì)機(jī)械波信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理，通過(guò)時(shí)間反轉(zhuǎn)將信號(hào)時(shí)序倒轉(zhuǎn)，生成時(shí)間反轉(zhuǎn)鏡像信號(hào)并重新注入拉線棒，定位腐蝕區(qū)域；分析時(shí)間反轉(zhuǎn)鏡像信號(hào)的特征參數(shù)，結(jié)合多模態(tài)機(jī)械波的傳播特性，計(jì)算腐蝕深度和范圍，實(shí)現(xiàn)腐蝕程度的定量化評(píng)估。

4、作為本發(fā)明所述的基于多模態(tài)機(jī)械波的拉線棒不開(kāi)挖腐蝕檢測(cè)方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述多模態(tài)機(jī)械波包括縱波、橫波、面波和導(dǎo)波。

5、作為本發(fā)明所述的基于多模態(tài)機(jī)械波的拉線棒不開(kāi)挖腐蝕檢測(cè)方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述通過(guò)多點(diǎn)接收器采集傳播中的機(jī)械波信號(hào)包括，在拉線棒的不同位置布置接收器，采用均勻分布方式，沿拉線棒的軸向以固定間距布置，覆蓋整個(gè)檢測(cè)區(qū)域，采集的機(jī)械波信號(hào)包括直達(dá)波和反射波。

6、作為本發(fā)明所述的基于多模態(tài)機(jī)械波的拉線棒不開(kāi)挖腐蝕檢測(cè)方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述通過(guò)時(shí)間反轉(zhuǎn)將信號(hào)時(shí)序倒轉(zhuǎn)包括，將數(shù)字化處理后的機(jī)械波信號(hào)進(jìn)行時(shí)域反轉(zhuǎn)，按照采樣順序，將信號(hào)數(shù)據(jù)從后向前重新排列，使時(shí)間軸方向反向，獲取倒轉(zhuǎn)數(shù)字化信號(hào)；在倒轉(zhuǎn)后的信號(hào)中引入幅值增益，補(bǔ)償信號(hào)在傳播過(guò)程中的衰減：

7、

8、其中，表示增益后的幅值；表示倒轉(zhuǎn)信號(hào)的原始幅值；表示增益系數(shù)；通過(guò)動(dòng)態(tài)增益控制，根據(jù)信號(hào)幅值和目標(biāo)傳播距離優(yōu)化增益，避免過(guò)大增益引入非線性失真；結(jié)合多個(gè)接收信號(hào)生成綜合鏡像信號(hào)，將不同接收器的倒轉(zhuǎn)信號(hào)在時(shí)間軸上對(duì)齊并疊加：

9、

10、其中，表示綜合鏡像信號(hào)；表示時(shí)間；表示接收器的總數(shù)；表示第個(gè)接收器的倒轉(zhuǎn)信號(hào)。

11、作為本發(fā)明所述的基于多模態(tài)機(jī)械波的拉線棒不開(kāi)挖腐蝕檢測(cè)方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述動(dòng)態(tài)增益控制包括，從倒轉(zhuǎn)數(shù)字化信號(hào)中，提取每個(gè)采樣點(diǎn)的幅值信息，計(jì)算信號(hào)的最大幅值和平均幅值；利用接收器的空間分布和傳播時(shí)間，計(jì)算信號(hào)傳播的路徑長(zhǎng)度，根據(jù)拉線棒特征參數(shù)計(jì)算衰減系數(shù)；基于路徑長(zhǎng)度和衰減系數(shù)，計(jì)算理論增益系數(shù)，作為初始增益值?：

12、

13、其中，表示初始增益值；表示數(shù)學(xué)常數(shù)；表示衰減系數(shù)；表示信號(hào)傳播的路徑長(zhǎng)度；結(jié)合信號(hào)幅值和預(yù)設(shè)的幅值安全范圍調(diào)整增益：

14、

15、其中，表示調(diào)整后的增益系數(shù)；表示信號(hào)的平均幅值；表示安全范圍內(nèi)的最小幅值；表示安全范圍內(nèi)的最大幅值；對(duì)調(diào)整后的增益系數(shù)進(jìn)行平滑處理，避免增益突變導(dǎo)致的波形失真：

16、

17、其中，表示最終增益系數(shù)；表示平滑因子；表示前一次計(jì)算的增益系數(shù)。

18、作為本發(fā)明所述的基于多模態(tài)機(jī)械波的拉線棒不開(kāi)挖腐蝕檢測(cè)方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述定位腐蝕區(qū)域包括，采集注入的時(shí)間反轉(zhuǎn)鏡像信號(hào)，記錄回溯傳播后的信號(hào)波形，提取接收信號(hào)的關(guān)鍵參數(shù)；根據(jù)關(guān)鍵參數(shù)識(shí)別能量集中點(diǎn)，能量集中點(diǎn)為波形的幅值峰值對(duì)應(yīng)聚焦點(diǎn)，采用滑動(dòng)窗口統(tǒng)計(jì)波形能量：

19、

20、其中，表示波形能量；表示滑動(dòng)窗口大??；表示采樣點(diǎn)的幅值；將最大能量點(diǎn)所在的時(shí)間位置，作為聚焦點(diǎn)的初始估計(jì)，提取范圍內(nèi)的信號(hào)，作為腐蝕區(qū)域定位和評(píng)估的核心數(shù)據(jù)；

21、基于計(jì)算時(shí)間反轉(zhuǎn)信號(hào)從腐蝕點(diǎn)傳播到每個(gè)接收器的路徑長(zhǎng)度：

22、

23、其中，表示腐蝕點(diǎn)到第個(gè)接收器的距離；表示波速；表示信號(hào)注入的參考時(shí)間；利用多接收器的路徑長(zhǎng)度和接收器的已知空間坐標(biāo)，通過(guò)解非線性方程組，最終確定腐蝕點(diǎn)的空間坐標(biāo)。

24、作為本發(fā)明所述的基于多模態(tài)機(jī)械波的拉線棒不開(kāi)挖腐蝕檢測(cè)方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述計(jì)算腐蝕深度和范圍包括，利用多模態(tài)波的頻率特性，結(jié)合接收信號(hào)的幅值衰減模型，推算腐蝕區(qū)域的深度；根據(jù)接收器的空間分布，利用多點(diǎn)接收信號(hào)的能量分布，確定腐蝕區(qū)域的橫向范圍，通過(guò)波束成形算法疊加多接收器信號(hào)，繪制腐蝕區(qū)域的分布圖。

25、一種采用本發(fā)明任一所述方法的基于多模態(tài)機(jī)械波的拉線棒不開(kāi)挖腐蝕檢測(cè)系統(tǒng)，其中：采集模塊，通過(guò)激勵(lì)器生成多模態(tài)機(jī)械波，并利用多點(diǎn)接收器采集機(jī)械波的傳播信號(hào)；時(shí)間反轉(zhuǎn)模塊，對(duì)采集的機(jī)械波信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理，時(shí)序倒轉(zhuǎn)生成時(shí)間反轉(zhuǎn)鏡像信號(hào)，并重新注入拉線棒以精準(zhǔn)定位腐蝕區(qū)域；評(píng)估模塊，基于時(shí)間反轉(zhuǎn)鏡像信號(hào)的特征參數(shù)和多模態(tài)機(jī)械波的傳播特性，計(jì)算腐蝕深度和范圍，生成腐蝕程度的定量化評(píng)估結(jié)果。

26、一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括：存儲(chǔ)器和處理器；所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，包括：所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明中任一項(xiàng)所述的方法的步驟。

27、一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，包括：所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明中任一項(xiàng)所述的方法的步驟。

28、本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明方法通過(guò)激勵(lì)多模態(tài)機(jī)械波，結(jié)合時(shí)間反轉(zhuǎn)鏡像技術(shù)實(shí)現(xiàn)信號(hào)聚焦，能夠精確定位腐蝕區(qū)域；采用動(dòng)態(tài)增益控制優(yōu)化信號(hào)質(zhì)量，有效補(bǔ)償信號(hào)衰減；利用多模態(tài)波的傳播特性覆蓋不同深度和范圍，實(shí)現(xiàn)腐蝕深度與范圍的定量化評(píng)估。相比傳統(tǒng)方法，本發(fā)明無(wú)需開(kāi)挖，檢測(cè)效率高、適用性強(qiáng)，可為拉線棒的安全評(píng)估與維護(hù)決策提供科學(xué)依據(jù)。

技術(shù)特征：

1.基于多模態(tài)機(jī)械波的拉線棒不開(kāi)挖腐蝕檢測(cè)方法，其特征在于，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的基于多模態(tài)機(jī)械波的拉線棒不開(kāi)挖腐蝕檢測(cè)方法，其特征在于：所述多模態(tài)機(jī)械波包括縱波、橫波、面波和導(dǎo)波。

3.如權(quán)利要求2所述的基于多模態(tài)機(jī)械波的拉線棒不開(kāi)挖腐蝕檢測(cè)方法，其特征在于：所述通過(guò)多點(diǎn)接收器采集傳播中的機(jī)械波信號(hào)包括，在拉線棒的不同位置布置接收器，采用均勻分布方式，沿拉線棒的軸向以固定間距布置，覆蓋整個(gè)檢測(cè)區(qū)域，采集的機(jī)械波信號(hào)包括直達(dá)波和反射波。

4.如權(quán)利要求3所述的基于多模態(tài)機(jī)械波的拉線棒不開(kāi)挖腐蝕檢測(cè)方法，其特征在于：所述通過(guò)時(shí)間反轉(zhuǎn)將信號(hào)時(shí)序倒轉(zhuǎn)包括，將數(shù)字化處理后的機(jī)械波信號(hào)進(jìn)行時(shí)域反轉(zhuǎn)，按照采樣順序，將信號(hào)數(shù)據(jù)從后向前重新排列，使時(shí)間軸方向反向，獲取倒轉(zhuǎn)數(shù)字化信號(hào)；

5.如權(quán)利要求4所述的基于多模態(tài)機(jī)械波的拉線棒不開(kāi)挖腐蝕檢測(cè)方法，其特征在于：所述動(dòng)態(tài)增益控制包括，從倒轉(zhuǎn)數(shù)字化信號(hào)中，提取每個(gè)采樣點(diǎn)的幅值信息，計(jì)算信號(hào)的最大幅值和平均幅值；

6.如權(quán)利要求5所述的基于多模態(tài)機(jī)械波的拉線棒不開(kāi)挖腐蝕檢測(cè)方法，其特征在于：所述定位腐蝕區(qū)域包括，采集注入的時(shí)間反轉(zhuǎn)鏡像信號(hào)，記錄回溯傳播后的信號(hào)波形，提取接收信號(hào)的關(guān)鍵參數(shù)；

7.如權(quán)利要求6所述的基于多模態(tài)機(jī)械波的拉線棒不開(kāi)挖腐蝕檢測(cè)方法，其特征在于：所述計(jì)算腐蝕深度和范圍包括，利用多模態(tài)波的頻率特性，結(jié)合接收信號(hào)的幅值衰減模型，推算腐蝕區(qū)域的深度；

8.一種采用如權(quán)利要求1~7任一方法所述的基于多模態(tài)機(jī)械波的拉線棒不開(kāi)挖腐蝕檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括，

9.一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括：存儲(chǔ)器和處理器；所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于：所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1-7任一所述的基于多模態(tài)機(jī)械波的拉線棒不開(kāi)挖腐蝕檢測(cè)方法的步驟。

10.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于：所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1-7任一所述的基于多模態(tài)機(jī)械波的拉線棒不開(kāi)挖腐蝕檢測(cè)方法的步驟。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及腐蝕檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，公開(kāi)了基于多模態(tài)機(jī)械波的拉線棒不開(kāi)挖腐蝕檢測(cè)方法及系統(tǒng)，包括：在拉線棒表面布置激勵(lì)器，產(chǎn)生多模態(tài)機(jī)械波，通過(guò)多點(diǎn)接收器采集傳播中的機(jī)械波信號(hào)；對(duì)機(jī)械波信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理，通過(guò)時(shí)間反轉(zhuǎn)將信號(hào)時(shí)序倒轉(zhuǎn)，生成時(shí)間反轉(zhuǎn)鏡像信號(hào)并重新注入拉線棒，定位腐蝕區(qū)域；分析時(shí)間反轉(zhuǎn)鏡像信號(hào)的特征參數(shù)，結(jié)合多模態(tài)機(jī)械波的傳播特性，計(jì)算腐蝕深度和范圍，實(shí)現(xiàn)腐蝕程度的定量化評(píng)估。本發(fā)明方法通過(guò)激勵(lì)多模態(tài)機(jī)械波，結(jié)合時(shí)間反轉(zhuǎn)鏡像技術(shù)實(shí)現(xiàn)信號(hào)聚焦，能夠精確定位腐蝕區(qū)域；采用動(dòng)態(tài)增益控制優(yōu)化信號(hào)質(zhì)量，有效補(bǔ)償信號(hào)衰減；利用多模態(tài)波的傳播特性覆蓋不同深度和范圍，實(shí)現(xiàn)腐蝕深度與范圍的定量化評(píng)估。

技術(shù)研發(fā)人員：黃鑫,王兆清,趙帥,陳琳,王濤
受保護(hù)的技術(shù)使用者：貴州恒達(dá)鑫科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15