为积极响应江苏省知识产权局、江苏省教育厅、江苏省科技厅、江苏省工业和信息化厅等机关的号召，进一步盘活无锡学院专利成果，贯彻落实《江苏省高校和科研机构存量专利盘活工作实施方案》，按照国家知识产权局的总体部署，着力激发高校院所和企业参与专利转化运用专项行动的积极性、主动性，加快推动专利产业化，服务现代化产业体系建设，助力形成新质生产力。园区公众号特设“专利云集市”栏目，每期发布无锡学院可转化的专利信息，旨在打通高校专利创造、运用、服务全链条，促进产学研融合，推动企业创新，从而有力支撑知识产权强国建设和实体经济高质量发展。
成果推介
一种三维感应涡流磁场云图的管道裂纹可视化检测方法和系统
发明专利专利号：CN114088808A
发明人介绍
蒋峰，博士、副教授。主要研究方向为结构健康监测与电磁无损检测。以第一作者，在美国电气和电子工程师协会（IEEE Transactions）、美国机械工程师协会（ASME）等国际权威期刊发表学术论文20余篇。作为主要研究人员，完成国家自然科学基金面上项目1项，国家青年基金1项，主持江苏省高校自然科学研究重大课题，并参与完成航天、中石化等企事业单位的横向项目，目前授权国家发明专利3项。
科技成果简介
本发明公开一种三维感应涡流磁场云图的管道裂纹可视化检测方法和系统，其中方法包括如下步骤：在待检测的金属管道上放置检测探头，所述检测探头用于产生涡流磁场的激励信号并且测量待检测的金属管道表面磁场的大小变化，所述检测探头包括两个线圈和多个绕圆周面排布的磁场传感器；通过激励线圈产生交变磁场从而在金属管道表面产生感应电流，并通过磁场传感器获取待检测的金属管道表面受扰动区域的磁感应强度，根据磁感应强度和磁场传感器的位置生成磁感应强度云图；对生成的磁感应强度云图进行图像预处理，去除所述磁感应强度云图中的噪声。本发明可以实现管道裂纹缺陷的直观可视化，提高管道缺陷精确评价。
技术优势
本发明与传统涡流检测相比，优势在于以下几个方面：
1、本发明能够有效判别缺陷的种类以及形状位置
根据电磁感应原理，当向管道上方靠近一个通有交变电流的激励线圈时，管道表面就会产生感应涡流。感应涡流的大小除了与激励电流有关外，与管道的状态参数也存在必然的关联当管道表面存在一个裂纹，原本均匀分布的电流被裂纹所破坏，感应电流会改变原有的路径而重新选择路径通过。涡电流方向和大小的改变，将会引起其周围空间磁场的改变。因此，通过测量管道周围空间涡流磁场的变化情况，就可以推断出管道内部涡流的变化，进而可以评估管道表面缺陷种类以及位置形状（图1）。
图1不同方位缺陷的磁场云图
2、本发明能够对缺陷深度进行有效判别
裂纹深度的变化，不仅反映在裂纹所对应的“阴影”部分，同时对其周围的磁感应强度也有一定的影响。随着裂纹深度的增加，周围磁感应强度明显减弱。裂纹周围磁感应强度减弱对裂纹检测效果会带来不利，此时“阴影”出现一定的模糊，与周围的界限并不明显。虽然裂纹所对应“阴影”已并不是非常明显，但依然可以根据“阴影”的变化规律实现裂纹深度的评估（如图2.a.b）。
a.管道Z向不同深度磁场强度 b.管道y方向不同深度磁感应强度
图 2不同缺陷深度磁场强度云图
3、本发明以三维感应涡流磁场图像为体现方式，实现管道的表面裂纹缺陷直观可视化，提高管道缺陷精确评价。
传统涡流检测提供的检测结果为一维结果，无法对缺陷进行有效地识别并且检测误差较大。本发明在待检测的金属管道上放置检测探头，所述检测探头用于产生涡流磁场的激励信号并且测量待检测的金属管道表面磁场的大小变化，检测探头包括激励线圈和多个绕圆周面排布的磁场传感器（如图3），通过激励线圈产生交变电流从而在金属管道表面产生感应电流，并通过磁场传感器获取待检测的金属管道表面当前区域的磁感应强度，根据磁感应强度和磁场传感器的位置生成磁感应强度云图（如图1）。
图3检测探头结构形式
4、本发明易于实现自动化、智能化检测
深度学习在特征提取和定位上具有非常好的效果。基于深度学习，建立卷积网络并利用网络去自动寻找数据的特征，让网络按一定规律不断自我调整以实现管道表面缺陷的识别，避免人工提取特征的缺点，提高管道缺陷评估的准确性。可以将预设的管道不同缺陷裂纹的磁感应强度云图输入到深度学习模型进行深度学习，调用深度学习后的深度学习模型对去除噪声后的磁感应强度云图进行特征匹配，识别待检测的金属管道的表面缺陷。
技术应用情况
本发明涉及管道裂纹无损检测技术领域，尤其涉及一种三维感应涡流磁场云图的管道裂纹可视化检测方法和系统。
科技成果状态
合作方式
技术开发 成果转化 技术服务 人才培养
成果转化联系方式：
18112462928 李双岭 成果转化部
