基于超声波反射法检测钢管腐蚀分布的观测实验

在检测点14(钢管壁无生锈)所测得的波形中可以看出，超声波信号发出后探头最初接收到反射信A后又接收到一较弱反射信号B。对这两个反射波之间的时间延迟计算后所测得此处钢管壁厚度为2.35 mm，与实际测量值2.45 mm接近，所以可推定反射波B为内壁处反射波。但在钢管壁生锈处(厚度变薄、测定点5)，虽然钢管外壁处的反射信号(A)明显，但由于多重超声信号反射的影响，在钢管内壁处的反射波形(B)较不明显，所以不能较准确地推算此处钢管壁厚度。

为解决多重反射引起的两个信号之间的时间延迟不易分辨的这一问题，信号的互相关函数(Cross correlation function)被应用于实验中。


式中：r(t)为反射波波形；u(t)为参照波形。参照波形是厚度为10 mm铝块的底部反射波。

互相关实验的反射信号如图5所示。


信号的互相关函数可以更精确地分析两个信号间的时间延迟关系的作用，所以在检测点5和检测点14处测得的波形中都可以清楚地分辨出钢管外壁和内壁两处的反射信号A和B，在检测点14处的得到的波形中，还有一个小的反射信号C，这个反射信号是超声波在钢管壁和防腐涂层分界处的反射信号，所以加入互相关函数后可测出防腐涂层厚度。

4 结果比较及总结

根据20个测量点处所测的波形数据进行分析计算后得到实验结果，如图6所示。


在实验结果1中可以看出，由于多重反射的影响，测量值与实际值之间误差较大，对腐蚀程度的判断也较为困难。加入互相关函数的实验中所测得波形可以清楚地分辨出钢管表面和内壁层两处的反射信号，钢管壁的防腐层处的反射信号也能清楚分辨，互相关函数解决了多重反射的问题，同时也提高了测量精度。

利用超声波反射法并加以互相关函数后，可以精确地分辨两个反射信号间时间延迟，实验检测值的曲线走向与实际测量曲线走向基本吻合，能准确检测出钢管壁厚度及准确地推断出钢管壁的腐蚀分布情况.