Page 64 - 无损检测2025年第三期

田宇航，等：

基于相关性分析的变温管道壁厚高精度监测方法

会为了使结果尽可能接近真实壁厚值而根据实际情 方法提取超声飞行时间并计算管道壁厚和误差，结
况修改阈值，但在监测中频繁修改阈值会增加工作 果表明相关性分析方法的管道壁厚测量分辨率达到
量。组B得出的超声飞行时间与组D数据相差不大， 0. 01 mm，测量误差小于 0. 05 mm，该方法可有效提
但组B数据在信号幅值较小时会无法提取正确的包 高变温管道壁厚的测量精度，能够用于管道壁厚的
络线导致误判。组A、B、D的超声飞行时间分辨率为 腐蚀监测。
0. 003 μs，组C的超声飞行时间分辨率为0. 017 μs，
参考文献：
表明插值能提升超声飞行时间分辨率进而提升测量
分辨率。 [1] 崔省安，李德升，李杰，等. 油气管道内腐蚀检测技术
由表2可知，相关性分析方法的误差小于阈值分 的现状与发展探讨[J]. 石化技术，2019，26（10）：317，
328．
析法和包络线分析法的。组C与组D对比表明，插值
[2] 宋积文，张亮，金曦. 油气管道在线腐蚀监测技术的研
处理不仅能提升测量分辨率，还能减小误差。组D与
究现状及发展趋势[J]. 当代化工研究，2022（20）：152-
组E误差结果对比表明，超声飞行时间相同时，声速 154．
校正后壁厚误差有所减小。综上所述，插值后超声 [3] 阚子建. 腐蚀监测技术在油气田的应用[J]. 盐科学与化
飞行时间的分辨率达到0. 003 μs，壁厚测量分辨率达 工，2019，48（9）：7-11．
到0. 01 mm，相关性分析方法的壁厚测量误差小于 [4] 程晓畅，苏绍景，王跃科，等. 超声回波信号解调及其
0. 05 mm，该结果符合腐蚀监测仪器的精度要求，说 包络相关时延估计算法[J]. 传感技术学报，2006，19（6）：
明压电超声变温管道壁厚测量算法合理且有效。 2571-2573，2577．
[5] 詹戈. 液体超声流量计飞行时间方法的简单确定[J]. 地
变温管道腐蚀监测结果如图10所示。在该试验
下水，2021，43（4）：221-223．
中，位于室外的管道受雨天、高温等天气以及昼夜温
[6] KHYAM M O，GE S S，LI X D，et al．Highly accurate
差等影响，管道温度波动近25 ℃， 但管道壁厚的测 time-of-flight measurement technique based on phase-
量值总体保持9. 76 mm 不变，测试系统满足长期监 correlation for ultrasonic ranging[J]. IEEE Sensors
测稳定性的要求，能够用于对管道壁厚腐蚀的监测。 Journal，2017，17（2）：434-443．
[7] 张从鹏，李弘，周邦平. 基于互相关法的超声波高精度
回波定位方法研究[J]. 机电工程，2019，36（8）：830-834．
[8] 李慧娟，陈友兴，席海军，等. 相关匹配在超声测厚信
号特征提取中的应用[J]. 中国测试，2015，41（3）：96-98．
[9] 朱义德，杨瑞峰，郭晨霞，等. 自具补偿互相关超声测
距系统设计[J]. 仪表技术与传感器，2021（4）：85-88，
121．
[10] 杨雨洪，黄劼，甘芳吉. 超声波测厚系统回波处理方
法[J]. 电子测量技术，2018，41（23）：66-69．
图 10 变温管道腐蚀监测结果 [11] 邱福寿，伍剑波，傅登伟，等. 温度变化对干耦合压电
腐蚀监测的影响及其补偿方法[J]. 无损检测，2022，
4 结语 44（2）：12-16．

文章使用自制压电超声管道壁厚测量设备获取 [12] 彭映成，钱海，黎小毛，等. 基于时间互相关的超声测
距信号获取方法[J]. 仪表技术与传感器，2014（6）：126-
变温管道的超声测量数据，基于相关性分析的超声
飞行时间测定方法计算超声飞行时间，基于温度- 127，130．
[13] 李慧娟，陈友兴，席海军，等. 相关匹配在超声测厚信
声速补偿计算管道的材料声速，最终实现了变温管 号特征提取中的应用[J]. 中国测试，2015，41（3）：96-98．
道壁厚的测量。最后，开展相关的试验以验证算法 [14] 李醒飞，纪越，吴军. 高精度超声测距系统中自相关小
的有效性和稳定性，对回波数据使用了不同的计算 波去噪法[J]. 纳米技术与精密工程，2016（3）：179-185．

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2025 年 第 47 卷 第 3 期
无损检测