為了實現不銹鋼管的全覆蓋檢測,應保證多個瓦狀或條狀探頭架的有效檢測長度沿直線或螺旋線掃查時,有效檢測長度合成的掃查范圍應覆蓋全鋼管,且有重疊覆蓋區。從探頭布置的數量、信號處理的數據量等角度考慮,螺旋線型掃查軌跡要比直線型掃查軌跡更加簡潔和方便;但后者相比于前者在機械結構、占地面積等方面又更具優勢。因此在實際的設計生產中,要從檢測原理、機械系統、控制系統、數據處理與顯示系統等多角度出發,綜合選擇探頭掃查軌跡類型。


  對于直線型掃查軌跡,為實現全覆蓋檢測,需在不銹鋼管軸向上布置若干圈(至少兩圈)探頭架,互相彌補各自的檢測盲區。只要瓦狀探頭架的有效檢測范圍在不銹鋼管的周向上無盲區,且相鄰探頭架間有重疊覆蓋區域,即可保證全覆蓋檢測。對于螺旋線型掃查軌跡,需在鋼管的截面周向上布置若干個條狀探頭架,因此就存在一個問題需要解決,即若干個條狀探頭架在不銹鋼管周向上的布置角度問題。


  假設周向需要4個條狀探頭架,才能滿足式(6-2)的要求,4個條狀探頭架的周向布置有以下兩種情況。圖6-27a所示為標準多探頭架周向均勻,布置方案,4個探頭架在鋼管周向上均勻布置,相鄰探頭架間隔角度為90°;圖6-27b所示為4個探頭架在不銹鋼管周向上非均勻布置,只布置在鋼管周向的中下部,相鄰探頭架間隔角度為45°。對這兩種布置情況進行對比分析,以觀察在螺旋線型掃查軌跡中,多探頭架周向布置方式的不同是否會對不銹鋼管全覆蓋檢測的實現帶來影響。


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  探頭架均勻布置方式沿不銹鋼管周向展開的多探頭架螺旋掃查區域如圖6-22所示,圖6-28所示為探頭架非均勻布置方式沿不銹鋼管周向展開的多探頭架螺旋掃查區域。


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  對比圖6-22和圖6-28可發現,在掃查螺距P相同的條件下,不同的多探頭架布置方式會對螺旋線型掃查軌跡帶來較大的影響。探頭架均勻布置方式與非均勻布置方式都存在固有的端部檢測盲區,但與后者相比,前者端部檢測盲區的總面積稍小且長度更短,即檢測無效范圍更??;從重疊覆蓋區來看,后者的重疊率更高。但最為嚴重的問題在于后者存在著漏檢區域,漏檢區域的存在說明這種布置方式是不可接受的,將造成檢測結果的不準確和不銹鋼管檢測質量的失控。由此可見,式(6-2)只是不銹鋼管全覆蓋檢測的必要條件,而非充要條件。在滿足式(6-2)的前提下,討論以下問題。


  對于端部檢測盲區而言,無法避免,所需要做的是盡量將其減小,尤其是盲區長度,即檢測結果不可靠的不銹鋼管長度段。決定盲區長度的參數有:鋼管掃查螺距P、檢測探頭架數量N、鋼管外徑d1。P越小、N越大,端部檢測盲區越小。當然,上述變化規律是建立在其他參數不變的前提下的。


  為保證全覆蓋檢測,覆蓋率至少應達到120%。但過大的覆蓋率也不可取,因為在相同的條件下,這需要布置更多的檢測探頭,并且信號處理電路及后續數字處理算法將變得更復雜。


  針對漏檢區域,在設計掃查螺距時應該保證完全將其消除。沒有漏檢區域的前提應是在一個掃查螺距P范圍內,相鄰探頭架掃查區域之間均有重疊覆蓋區。圖6-28正是因為第一個檢測探頭架和最后一個檢測探頭架之間沒有重疊覆蓋區域,所以在后續掃查中存在漏檢區域。這種情況下,可以通過降低掃查螺距P以保證全覆蓋檢測,但又勢必會降低鋼管檢測效率。


  通過上述分析可知,在滿足式(6-2)的前提下,多探頭架應在鋼管周向上均勻布置。這樣,可將不銹鋼管端部盲區長度降到最低,同時具有一定的重疊覆蓋率,且信號處理較為簡單,路徑規劃也更加清晰。均勻布置方式也有利于探頭跟蹤機構的設計和系統布局、信號的傳輸和分類等。


  總而言之,無論是直線型掃查軌跡還是螺旋線型掃查軌跡,鋼管全覆蓋檢測的充分必要條件應是:滿足式(6-1)或式(6-2)的前提下,相鄰探頭架之間還應有重疊覆蓋區。當然,在軌跡規劃時,應綜合考慮探頭架有效檢測長度、探頭架數量、掃查螺距和不銹鋼管檢測速度等因素,選取最合適的掃查路徑、最佳的探頭架結構和最優的探頭架布置方案,而全覆蓋檢測則是所有問題考慮的前提和根本。





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