專(zhuān)利名稱：一種基于自然裂紋模型檢測(cè)自然裂紋形狀的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種檢測(cè)自然裂紋形狀的方法，尤其是涉及一種基于自然裂紋模型檢測(cè)自然裂紋形狀的方法。
背景技術(shù)：
渦流檢測(cè)是一種使用很廣泛的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，它具有檢測(cè)速度快、對(duì)表面缺陷反應(yīng)靈敏等優(yōu)異性能。目前，渦流檢測(cè)法已在蒸汽發(fā)生器管道、核電站熱交換管道等許多關(guān)鍵設(shè)備的在役檢測(cè)中發(fā)揮著重要的作用。隨著對(duì)設(shè)備結(jié)構(gòu)安全要求的進(jìn)一步加強(qiáng)，在評(píng)估裂紋擴(kuò)展趨勢(shì)及其嚴(yán)重程度時(shí)，需要從渦流檢測(cè)信號(hào)中獲取裂紋的位置和形狀信息，這就必需首先有精確的裂紋模型。實(shí)際檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)的主要裂紋類(lèi)型有應(yīng)力腐蝕裂紋與疲勞裂紋，由于兩種裂紋在材料表面開(kāi)口形狀差別不大，所以很難從裂紋的表面區(qū)分這兩種裂紋。但由于二者產(chǎn)生和發(fā)展的機(jī)理不同，所以在微觀結(jié)構(gòu)上差別很大。疲勞裂紋在它的橫截面上通常顯示出近似直線的形狀；而應(yīng)力腐蝕裂紋在裂紋分支表面之間間距較小，且在同一個(gè)裂紋深度有多個(gè)裂紋分支存在，表現(xiàn)出一種體積型結(jié)構(gòu)。另外，從兩種裂紋的導(dǎo)電特性來(lái)看，由于疲勞裂紋面之間的分離很明顯且少有分支，所以裂紋面之間有空氣阻隔使得裂紋面之間不導(dǎo)電，因此渦電流不能流過(guò)疲勞裂紋。但由于應(yīng)力腐蝕裂紋表面之間存在很多搭接，使得裂紋區(qū)域有一定導(dǎo)電性。因此兩種裂紋特性不同，它們的裂紋模型也有所不同。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種接近真實(shí)的裂紋長(zhǎng)度、誤差小的基于自然裂紋模型檢測(cè)自然裂紋形狀的方法。本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)一種基于自然裂紋模型檢測(cè)自然裂紋形狀的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟11)建立自然裂紋樣本形狀與檢測(cè)信號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)；12)利用步驟11)中建立的自然裂紋樣本形狀與檢測(cè)信號(hào)訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；13)建立待檢測(cè)自然裂紋的估計(jì)模型，并改進(jìn)待檢測(cè)自然裂紋的估計(jì)模型使其接近真實(shí)裂紋形狀；14)從步驟13)中得到的自然裂紋模型中相應(yīng)點(diǎn)信息獲得真實(shí)自然裂紋的形狀。所述步驟11)中的建立自然裂紋樣本形狀與檢測(cè)信號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)方法如下21)模擬自然環(huán)境制作自然裂紋試樣；22)對(duì)自然裂紋試樣首先進(jìn)行渦流檢測(cè)并采集信號(hào)，然后進(jìn)行破壞性檢測(cè)，沿垂直裂紋方向?qū)ψ匀涣鸭y試樣進(jìn)行等間隔切割，獲得多個(gè)自然裂紋試樣真實(shí)形狀剖面的裂紋真實(shí)形狀，并獲得自然裂紋試樣的真實(shí)總長(zhǎng)度；23)根據(jù)自然裂紋試樣的真實(shí)總長(zhǎng)度以及在該真實(shí)總長(zhǎng)度上獲得的全部自然裂紋試樣真實(shí)形狀剖面上的裂紋真實(shí)形狀，確定自然裂紋模型上采樣點(diǎn)的水平位置和深度，并由自然裂紋試樣的真實(shí)總長(zhǎng)度確定自然裂紋兩端的位置，將采樣點(diǎn)用直線順序連接起來(lái)構(gòu)成該自然裂紋試樣的真實(shí)形狀并得到檢測(cè)信號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)。所述步驟21)中自然裂紋試樣的數(shù)量可以為50-1000個(gè)；所述步驟22)中對(duì)自然裂紋試樣進(jìn)行等間隔切割的間隔距離可以為0. 5mm-3mm ；所述步驟22)的多個(gè)自然裂紋試樣真實(shí)形狀剖面可以為10-100個(gè)自然裂紋試樣真實(shí)形狀剖面。所述步驟13)中建立的待檢測(cè)自然裂紋的估計(jì)模型為疲勞裂紋模型，忽略該模型中疲勞裂紋模型寬度，在二維平面上考慮裂紋模型長(zhǎng)度和不同位置的裂紋模型深度。所述步驟13)中建立的待檢測(cè)自然裂紋的估計(jì)模型為應(yīng)力腐蝕裂紋模型，在三維平面上考慮該模型中應(yīng)力腐蝕裂紋模型長(zhǎng)度、裂紋模型寬度和不同位置的裂紋模型深度。所述的裂紋模型寬度用與真實(shí)裂紋在渦電流通過(guò)效果上相同且電導(dǎo)率小于基體材料的體積型金屬的寬度來(lái)近似。所述裂紋模型深度的確定方法如下71)根據(jù)精度要求將自然裂紋區(qū)域在長(zhǎng)度和深度方向劃分成50-5000個(gè)矩形單元；72)根據(jù)探頭沿自然裂紋方向掃描時(shí)信號(hào)采樣點(diǎn)的間距，確定自然裂紋模型各個(gè)深度點(diǎn)在水平方向的間距；73)根據(jù)每個(gè)采樣點(diǎn)的信號(hào)重構(gòu)該點(diǎn)深度，然后在自然裂紋模型上根據(jù)水平位置和深度坐標(biāo)標(biāo)出該點(diǎn)；74)將所有采樣點(diǎn)在自然裂紋模型中標(biāo)出后，將各個(gè)采樣點(diǎn)依次用直線連接，構(gòu)成了自然裂紋模型的近似深度的形狀。所述的步驟13)中改進(jìn)待檢測(cè)自然裂紋的估計(jì)模型使其接近真實(shí)裂紋形狀包括以下步驟81)設(shè)置自然裂紋模型的初始估計(jì)值；82)將獲得的初始估計(jì)值經(jīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算得到自然裂紋模型的預(yù)測(cè)信號(hào)A ；83)對(duì)待檢測(cè)自然裂紋進(jìn)行測(cè)量，得到待檢測(cè)自然裂紋的測(cè)量信號(hào)B ；84)計(jì)算自然裂紋的測(cè)量信號(hào)B與自然裂紋模型的預(yù)測(cè)信號(hào)A之間的誤差，判斷該誤差是否小于閾值，如果不小于，返回步驟81)重設(shè)自然裂紋形狀的初始估計(jì)值并重新執(zhí)行各步驟；如果小于，即得到近似自然裂紋形狀。所述的步驟84)中閾值的范圍為0. 001-0. 1。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)在與裂紋真實(shí)長(zhǎng)度接近程度上，此方法制作的模型能比較接近真實(shí)的裂紋長(zhǎng)度。 在與真實(shí)裂紋深度接近程度上，雖然理論上可以對(duì)裂紋進(jìn)行無(wú)限剖分，但實(shí)際的破壞性檢測(cè)只能獲得一定厚度的剖面。模型中利用線段連接不同剖面的深度點(diǎn)，考慮了剖片內(nèi)裂紋深度的變化及趨勢(shì)，使得誤差較小，更接近真實(shí)裂紋形狀，將該自然裂紋模型用于自然裂紋形狀重構(gòu)中，可以顯著減小裂紋形狀重構(gòu)的誤差。


圖1為本發(fā)明基于自然裂紋模型檢測(cè)自然裂紋形狀方法的流程圖；圖2為本發(fā)明自然裂紋的參數(shù)化模型圖3為制作疲勞裂紋試樣的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為制作疲勞裂紋試樣的主視結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，涉及到的編號(hào)1為裂紋深度刻度、2為裂紋長(zhǎng)度刻度、3為裂紋所在的區(qū)域、4 為裂紋邊界、5為由探頭掃描時(shí)采樣點(diǎn)信號(hào)反演獲得的該點(diǎn)位置和深度、6為裂紋寬度、7為試樣、8為疲勞裂紋、9為預(yù)制刻槽。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例1一種基于自然裂紋模型檢測(cè)自然裂紋形狀的方法，該方法包括以下步驟11)建立自然裂紋樣本形狀與檢測(cè)信號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)；12)利用步驟11)中建立的自然裂紋樣本形狀與檢測(cè)信號(hào)訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；13)建立待檢測(cè)自然裂紋的估計(jì)模型，并改進(jìn)待檢測(cè)自然裂紋的估計(jì)模型使其接近真實(shí)裂紋形狀；14)從步驟13)中得到的自然裂紋模型中相應(yīng)點(diǎn)信息獲得真實(shí)自然裂紋的形狀。上述步驟11)中的建立自然裂紋樣本形狀與檢測(cè)信號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)方法如下21)模擬自然環(huán)境制作自然裂紋試樣，其數(shù)量可以為50個(gè)；22)對(duì)自然裂紋試樣首先進(jìn)行渦流檢測(cè)并采集信號(hào)，然后進(jìn)行破壞性檢測(cè)，沿垂直裂紋方向?qū)ψ匀涣鸭y試樣進(jìn)行等間隔切割，其間隔距離為3mm，獲得多個(gè)自然裂紋試樣真實(shí)形狀剖面的裂紋真實(shí)形狀，并獲得自然裂紋試樣的真實(shí)總長(zhǎng)度，其中多個(gè)自然裂紋試樣真實(shí)形狀剖面可以為10個(gè)自然裂紋試樣真實(shí)形狀剖面；23)根據(jù)自然裂紋試樣的真實(shí)總長(zhǎng)度以及在該真實(shí)總長(zhǎng)度上獲得的全部自然裂紋試樣真實(shí)形狀剖面上的裂紋真實(shí)形狀，確定自然裂紋模型上采樣點(diǎn)的水平位置和深度，并由自然裂紋試樣的真實(shí)總長(zhǎng)度確定自然裂紋兩端的位置，將采樣點(diǎn)用直線順序連接起來(lái)構(gòu)成該自然裂紋試樣的真實(shí)形狀并得到檢測(cè)信號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)。上述步驟13)中建立的待檢測(cè)自然裂紋的估計(jì)模型為疲勞裂紋模型，忽略該模型中疲勞裂紋模型寬度，在二維平面上考慮裂紋模型長(zhǎng)度和不同位置的裂紋模型深度。裂紋模型深度的確定方法如下71)根據(jù)精度要求將自然裂紋區(qū)域在長(zhǎng)度和深度方向劃分成50個(gè)矩形單元；72)根據(jù)探頭沿自然裂紋方向掃描時(shí)信號(hào)采樣點(diǎn)的間距，確定自然裂紋模型各個(gè)深度點(diǎn)在水平方向的間距；73)根據(jù)每個(gè)采樣點(diǎn)的信號(hào)重構(gòu)該點(diǎn)深度，然后在自然裂紋模型上根據(jù)水平位置和深度坐標(biāo)標(biāo)出該點(diǎn)；74)將所有采樣點(diǎn)在自然裂紋模型中標(biāo)出后，將各個(gè)采樣點(diǎn)依次用直線連接，構(gòu)成了自然裂紋模型的近似深度的形狀。上述步驟13)中改進(jìn)待檢測(cè)自然裂紋的估計(jì)模型使其接近真實(shí)裂紋形狀包括以下步驟91)設(shè)置自然裂紋模型的初始估計(jì)值；92)將獲得的初始估計(jì)值經(jīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算得到自然裂紋模型的預(yù)測(cè)信號(hào)A ；
93)對(duì)待檢測(cè)自然裂紋進(jìn)行測(cè)量，得到待檢測(cè)自然裂紋的測(cè)量信號(hào)B ；94)計(jì)算自然裂紋的測(cè)量信號(hào)B與自然裂紋模型的預(yù)測(cè)信號(hào)A之間的誤差，判斷該誤差是否小于閾值，閾值的范圍為0. 1，如果不小于，返回步驟91)重設(shè)自然裂紋形狀的初始估計(jì)值并重新執(zhí)行各步驟；如果小于，即得到近似自然裂紋形狀。當(dāng)應(yīng)力、電化學(xué)環(huán)境和溫度共同作用到表面條件合適的易感金屬，就將導(dǎo)致金屬表面應(yīng)力腐蝕裂紋的產(chǎn)生和發(fā)展。對(duì)于熱交換管道中產(chǎn)生的應(yīng)力腐蝕裂紋，如果沒(méi)有被及時(shí)發(fā)現(xiàn)并采取補(bǔ)救措施，裂紋將不斷擴(kuò)展并最終導(dǎo)致管道破裂。為了真實(shí)模擬熱交換管道的自然裂紋，實(shí)驗(yàn)中制作試樣所用材料為熱交換管道常用材料inconeieOO與316不銹鋼。由于ECT探頭與管道的曲率相比較很小，為了研究方便， 采用平板試樣近似管道，模擬自然環(huán)境制作了相同數(shù)量的疲勞裂紋試樣。上述步驟21)模擬自然環(huán)境制作自然裂紋試樣如下如圖3制作疲勞裂紋試樣的俯視結(jié)構(gòu)示意圖所示，試樣7的尺寸為 100 X 200 X 10mm。首先在圖3中所示試塊x = 0位置，沿y方向加工一個(gè)10 X 2 X 2mm的矩形槽，該矩形槽為圖4中所示的預(yù)制刻槽9，目的是使裂紋生成在一個(gè)限定的區(qū)域內(nèi)。然后如圖4所示，在制作疲勞裂紋試樣的主視結(jié)構(gòu)示意圖中給平板三點(diǎn)反復(fù)施加彎曲力F使在平板限定區(qū)域產(chǎn)生疲勞裂紋8，通過(guò)改變所施加應(yīng)力大小及循環(huán)次數(shù)，可以制成不同形狀的疲勞裂紋8，對(duì)應(yīng)于不同擴(kuò)展階段的真實(shí)裂紋。自然裂紋形狀模型可應(yīng)用于疲勞裂紋，疲勞裂紋模型一般忽略其寬度。雖然疲勞裂紋的寬度很窄，但裂紋面之間一般不存在相互搭接，因此裂紋面之間電導(dǎo)率為零，在導(dǎo)體中生成的渦電流不能通過(guò)裂紋面。在應(yīng)用疲勞裂紋模型重構(gòu)裂紋形狀時(shí)，只要在二維平面上考慮裂紋的長(zhǎng)度和不同位置的深度即可。為了將裂紋模型用于自然裂紋的形狀重構(gòu)，對(duì)裂紋進(jìn)行了破壞性檢測(cè)制作裂紋樣本，利用該模型并應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法就可以對(duì)未知形狀的裂紋進(jìn)行預(yù)測(cè)。實(shí)施例2如圖1本發(fā)明基于自然裂紋模型檢測(cè)自然裂紋形狀方法的流程圖所示，涉及一種基于自然裂紋模型檢測(cè)自然裂紋形狀的方法，該方法包括以下步驟11)建立自然裂紋樣本形狀與檢測(cè)信號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)；12)利用步驟11)中建立的自然裂紋樣本形狀與檢測(cè)信號(hào)訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；13)建立待檢測(cè)自然裂紋的估計(jì)模型，并改進(jìn)待檢測(cè)自然裂紋的估計(jì)模型使其接近真實(shí)裂紋形狀；14)從步驟13)中得到的自然裂紋模型中相應(yīng)點(diǎn)信息獲得真實(shí)自然裂紋的形狀。
上述步驟11)中的建立自然裂紋樣本形狀與檢測(cè)信號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)方法如下21)模擬自然環(huán)境制作自然裂紋試樣，其數(shù)量可以為1000個(gè)；22)對(duì)自然裂紋試樣首先進(jìn)行渦流檢測(cè)并采集信號(hào)，然后進(jìn)行破壞性檢測(cè)，沿垂直裂紋方向?qū)ψ匀涣鸭y試樣進(jìn)行等間隔切割，其間隔距離可以為0. 5mm，獲得多個(gè)自然裂紋試樣真實(shí)形狀剖面的裂紋真實(shí)形狀，并獲得自然裂紋試樣的真實(shí)總長(zhǎng)度，其中多個(gè)自然裂紋試樣真實(shí)形狀剖面可以為100個(gè)自然裂紋試樣真實(shí)形狀剖面；23)根據(jù)自然裂紋試樣的真實(shí)總長(zhǎng)度以及在該真實(shí)總長(zhǎng)度上獲得的全部自然裂紋試樣真實(shí)形狀剖面上的裂紋真實(shí)形狀，確定自然裂紋模型上采樣點(diǎn)的水平位置和深度，并由自然裂紋試樣的真實(shí)總長(zhǎng)度確定自然裂紋兩端的位置，將采樣點(diǎn)用直線順序連接起來(lái)構(gòu)成該自然裂紋試樣的真實(shí)形狀并得到檢測(cè)信號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)。上述步驟13)中建立的待檢測(cè)自然裂紋的估計(jì)模型為應(yīng)力腐蝕裂紋模型，在三維平面上考慮該模型中應(yīng)力腐蝕裂紋模型長(zhǎng)度、裂紋模型寬度和不同位置的裂紋模型深度。 裂紋模型寬度用與真實(shí)裂紋在渦電流通過(guò)效果上相同且電導(dǎo)率小于基體材料的體積型金屬的寬度來(lái)近似。裂紋模型深度的確定方法如下71)根據(jù)精度要求將自然裂紋區(qū)域在長(zhǎng)度和深度方向劃分成5000個(gè)的矩形單元；72)根據(jù)探頭沿自然裂紋方向掃描時(shí)信號(hào)采樣點(diǎn)的間距，確定自然裂紋模型各個(gè)深度點(diǎn)在水平方向的間距；73)根據(jù)每個(gè)采樣點(diǎn)的信號(hào)重構(gòu)該點(diǎn)深度，然后在自然裂紋模型上根據(jù)水平位置和深度坐標(biāo)標(biāo)出該點(diǎn)；74)將所有采樣點(diǎn)在自然裂紋模型中標(biāo)出后，將各個(gè)采樣點(diǎn)依次用直線連接，構(gòu)成了自然裂紋模型的近似深度的形狀。上述步驟13)中改進(jìn)待檢測(cè)自然裂紋的估計(jì)模型使其接近真實(shí)裂紋形狀包括以下步驟91)設(shè)置自然裂紋模型的初始估計(jì)值；92)將獲得的初始估計(jì)值經(jīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算得到自然裂紋模型的預(yù)測(cè)信號(hào)A ；93)對(duì)待檢測(cè)自然裂紋進(jìn)行測(cè)量，得到待檢測(cè)自然裂紋的測(cè)量信號(hào)B ；94)計(jì)算自然裂紋的測(cè)量信號(hào)B與自然裂紋模型的預(yù)測(cè)信號(hào)A之間的誤差，判斷該誤差是否小于閾值，閾值的范圍為0.001，如果不小于，返回步驟91)重設(shè)自然裂紋形狀的初始估計(jì)值并重新執(zhí)行各步驟；如果小于，即得到近似自然裂紋形狀。當(dāng)應(yīng)力、電化學(xué)環(huán)境和溫度共同作用到表面條件合適的易感金屬，就將導(dǎo)致金屬表面應(yīng)力腐蝕裂紋的產(chǎn)生和發(fā)展。對(duì)于熱交換管道中產(chǎn)生的應(yīng)力腐蝕裂紋，如果沒(méi)有被及時(shí)發(fā)現(xiàn)并采取補(bǔ)救措施，裂紋將不斷擴(kuò)展并最終導(dǎo)致管道破裂。為了真實(shí)模擬熱交換管道的自然裂紋，實(shí)驗(yàn)中制作試樣所用材料為熱交換管道常用材料inconeieOO與316不銹鋼。由于ECT探頭與管道的曲率相比較很小，為了研究方便， 采用平板試樣近似管道，模擬自然環(huán)境制作了應(yīng)力腐蝕裂紋試樣。上述步驟21)模擬自然環(huán)境制作自然裂紋試樣如下制作應(yīng)力腐蝕裂紋試樣，試樣的尺寸為100 X 200 X 10mm。首先在試塊χ = 0位置， 沿y方向加工一個(gè)10X2X2mm的矩形槽。在制作應(yīng)力腐蝕裂紋試樣中給平板三點(diǎn)反復(fù)施加彎曲力，再采用酸溶液浸泡處理才能得到應(yīng)力腐蝕裂紋。裂紋生成后，需要除去為定位而事先加工的槽，由于除去的厚度不是完全一致，使得平板的表面不是完全平坦。如圖2所示，該圖為自然裂紋的參數(shù)化模型圖。該模型由裂紋深度刻度1，裂紋長(zhǎng)度刻度2，裂紋寬度6，裂紋所在的區(qū)域3，裂紋邊界4，由探頭掃描時(shí)采樣點(diǎn)信號(hào)反演獲得的該點(diǎn)位置和深度5組成，裂紋深度刻度1，裂紋長(zhǎng)度刻度2，裂紋寬度6組成一個(gè)三維網(wǎng)格坐標(biāo)，圖中的點(diǎn)a、b、c、d、e、f、g為由探頭掃描時(shí)采樣點(diǎn)信號(hào)反演獲得的該點(diǎn)位置和深度5， 各點(diǎn)間的連線即為裂紋邊界4。自然裂紋形狀模型可應(yīng)用于應(yīng)力腐蝕裂紋，由于應(yīng)力腐蝕裂紋內(nèi)部電導(dǎo)率不為零，因此渦電流可以部分通過(guò)裂紋面。由于生成條件和應(yīng)力腐蝕作用時(shí)間的不同，不同應(yīng)力腐蝕裂紋的電導(dǎo)率有所不同，但一般遠(yuǎn)小于基體材料的電導(dǎo)率。因此，把應(yīng)力腐蝕裂紋看成一個(gè)電導(dǎo)率小于基體材料且非均勻的可導(dǎo)電區(qū)域，用一種電導(dǎo)率小于基體材料的體積型金屬來(lái)模擬，使應(yīng)力腐蝕裂紋整體上體現(xiàn)為一種體積型缺陷。這樣，疲勞裂紋模型要在三維平面上考慮裂紋的長(zhǎng)度、寬度和不同位置的深度。應(yīng)力腐蝕裂紋的寬度用與真實(shí)裂紋在渦電流通過(guò)效果上相等的電導(dǎo)率小于基體材料的體積型金屬的寬度來(lái)近似。
為了將裂紋模型用于自然裂紋的形狀重構(gòu)，對(duì)裂紋進(jìn)行了破壞性檢測(cè)制作裂紋樣本，利用該模型并應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法就可以對(duì)未知形狀的裂紋進(jìn)行預(yù)測(cè)。
權(quán)利要求
1.一種基于自然裂紋模型檢測(cè)自然裂紋形狀的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟11)建立自然裂紋樣本形狀與檢測(cè)信號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)；12)利用步驟11)中建立的自然裂紋樣本形狀與檢測(cè)信號(hào)訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；13)建立待檢測(cè)自然裂紋的估計(jì)模型，并改進(jìn)待檢測(cè)自然裂紋的估計(jì)模型使其接近真實(shí)裂紋形狀；14)從步驟13)中得到的自然裂紋模型中相應(yīng)點(diǎn)信息獲得真實(shí)自然裂紋的形狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于自然裂紋模型檢測(cè)自然裂紋形狀的方法，其特征在于，所述步驟11)中的建立自然裂紋樣本形狀與檢測(cè)信號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)方法如下21)模擬自然環(huán)境制作自然裂紋試樣；22)對(duì)自然裂紋試樣首先進(jìn)行渦流檢測(cè)并采集信號(hào)，然后進(jìn)行破壞性檢測(cè)，沿垂直裂紋方向?qū)ψ匀涣鸭y試樣進(jìn)行等間隔切割，獲得多個(gè)自然裂紋試樣真實(shí)形狀剖面的裂紋真實(shí)形狀，并獲得自然裂紋試樣的真實(shí)總長(zhǎng)度；23)根據(jù)自然裂紋試樣的真實(shí)總長(zhǎng)度以及在該真實(shí)總長(zhǎng)度上獲得的全部自然裂紋試樣真實(shí)形狀剖面上的裂紋真實(shí)形狀，確定自然裂紋模型上采樣點(diǎn)的水平位置和深度，并由自然裂紋試樣的真實(shí)總長(zhǎng)度確定自然裂紋兩端的位置，將采樣點(diǎn)用直線順序連接起來(lái)構(gòu)成該自然裂紋試樣的真實(shí)形狀并得到檢測(cè)信號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于自然裂紋模型檢測(cè)自然裂紋形狀的方法，其特征在于，所述步驟21)中自然裂紋試樣的數(shù)量可以為50-1000個(gè)；所述步驟2 中對(duì)自然裂紋試樣進(jìn)行等間隔切割的間隔距離可以為0. 5mm-3mm ；所述步驟22)的多個(gè)自然裂紋試樣真實(shí)形狀剖面可以為10-100個(gè)自然裂紋試樣真實(shí)形狀剖面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于自然裂紋模型檢測(cè)自然裂紋形狀的方法，其特征在于，所述步驟13)中建立的待檢測(cè)自然裂紋的估計(jì)模型為疲勞裂紋模型，忽略該模型中疲勞裂紋模型寬度，在二維平面上考慮裂紋模型長(zhǎng)度和不同位置的裂紋模型深度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于自然裂紋模型檢測(cè)自然裂紋形狀的方法，其特征在于，所述步驟13)中建立的待檢測(cè)自然裂紋的估計(jì)模型為應(yīng)力腐蝕裂紋模型，在三維平面上考慮該模型中應(yīng)力腐蝕裂紋模型長(zhǎng)度、裂紋模型寬度和不同位置的裂紋模型深度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于自然裂紋模型檢測(cè)自然裂紋形狀的方法，其特征在于，所述的裂紋模型寬度用與真實(shí)裂紋在渦電流通過(guò)效果上相同且電導(dǎo)率小于基體材料的體積型金屬的寬度來(lái)近似。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的一種基于自然裂紋模型檢測(cè)自然裂紋形狀的方法，其特征在于，所述裂紋模型深度的確定方法如下71)根據(jù)精度要求將自然裂紋區(qū)域在長(zhǎng)度和深度方向劃分成為50-5000個(gè)矩形單元；72)根據(jù)探頭沿自然裂紋方向掃描時(shí)信號(hào)采樣點(diǎn)的間距，確定自然裂紋模型各個(gè)深度點(diǎn)在水平方向的間距；73)根據(jù)每個(gè)采樣點(diǎn)的信號(hào)重構(gòu)該點(diǎn)深度，然后在自然裂紋模型上根據(jù)水平位置和深度坐標(biāo)標(biāo)出該點(diǎn)；74)將所有采樣點(diǎn)在自然裂紋模型中標(biāo)出后，將各個(gè)采樣點(diǎn)依次用直線連接，構(gòu)成了自然裂紋模型的近似深度的形狀。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于自然裂紋模型檢測(cè)自然裂紋形狀的方法，其特征在于，所述的步驟13)中改進(jìn)待檢測(cè)自然裂紋的估計(jì)模型使其接近真實(shí)裂紋形狀包括以下步驟81)設(shè)置自然裂紋模型的初始估計(jì)值；82)將獲得的初始估計(jì)值經(jīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算得到自然裂紋模型的預(yù)測(cè)信號(hào)A；83)對(duì)待檢測(cè)自然裂紋進(jìn)行測(cè)量，得到待檢測(cè)自然裂紋的測(cè)量信號(hào)B；84)計(jì)算自然裂紋的測(cè)量信號(hào)B與自然裂紋模型的預(yù)測(cè)信號(hào)A之間的誤差，判斷該誤差是否小于閾值，如果不小于，返回步驟81)重設(shè)自然裂紋形狀的初始估計(jì)值并重新執(zhí)行各步驟；如果小于，即得到近似自然裂紋形狀。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種基于自然裂紋模型檢測(cè)自然裂紋形狀的方法，其特征在于，所述的步驟84)中閾值的范圍為0.001-0. 1。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于自然裂紋模型檢測(cè)自然裂紋形狀的方法，該方法包括以下幾個(gè)步驟(1)建立待檢測(cè)自然裂紋形狀的估計(jì)模型；(2)利用經(jīng)過(guò)訓(xùn)練的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)步驟(1)中建立的自然裂紋模型的渦流檢測(cè)信號(hào)；(3)對(duì)待檢測(cè)的自然裂紋進(jìn)行渦流檢測(cè)并采集信號(hào)；(4)計(jì)算步驟(3)中采集的真實(shí)檢測(cè)信號(hào)與步驟(2)中得到的預(yù)測(cè)信號(hào)之間的誤差，并將誤差與設(shè)定的閾值進(jìn)行比較，如果大于閾值，返回步驟(1)改進(jìn)自然裂紋估計(jì)模型重新執(zhí)行；如果小于閾值，即得到待檢測(cè)自然裂紋的模型。(5)將步驟(4)中得到的自然裂紋模型中相應(yīng)點(diǎn)連接起來(lái)，從而獲得真實(shí)自然裂紋的形狀。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有接近真實(shí)的裂紋長(zhǎng)度、誤差小等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G06N3/02GK102374842SQ201010254588
公開(kāi)日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2010年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月16日
發(fā)明者張思全, 胡盛斌, 陸文華 申請(qǐng)人:上海工程技術(shù)大學(xué)