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(dui)于直線(xian)型(xing)掃查軌跡(ji),為(wei)實現全(quan)覆蓋檢測(ce),需在(zai)不(bu)銹鋼(gang)管(guan)軸向(xiang)上(shang)布(bu)置若(ruo)干圈(至(zhi)少兩圈)探(tan)(tan)頭(tou)架(jia),互相彌補各自的檢測(ce)盲區。只要(yao)瓦狀(zhuang)探(tan)(tan)頭(tou)架(jia)的有效檢測(ce)范圍在(zai)不(bu)銹鋼(gang)管(guan)的周向(xiang)上(shang)無盲區,且相鄰探(tan)(tan)頭(tou)架(jia)間有重(zhong)疊覆蓋區域,即(ji)可保證全(quan)覆蓋檢測(ce)。對(dui)于螺旋(xuan)線(xian)型(xing)掃查軌跡(ji),需在(zai)鋼(gang)管(guan)的截面周向(xiang)上(shang)布(bu)置若(ruo)干個(ge)條狀(zhuang)探(tan)(tan)頭(tou)架(jia),因此(ci)就(jiu)存在(zai)一(yi)個(ge)問題(ti)需要(yao)解(jie)決,即(ji)若(ruo)干個(ge)條狀(zhuang)探(tan)(tan)頭(tou)架(jia)在(zai)不(bu)銹鋼(gang)管(guan)周向(xiang)上(shang)的布(bu)置角度問題(ti)。
假設周(zhou)向(xiang)(xiang)(xiang)需要4個條(tiao)狀探(tan)頭(tou)(tou)架(jia)(jia),才能滿足式(6-2)的要求(qiu),4個條(tiao)狀探(tan)頭(tou)(tou)架(jia)(jia)的周(zhou)向(xiang)(xiang)(xiang)布(bu)置(zhi)有以(yi)下兩種情(qing)(qing)況(kuang)。圖6-27a所示(shi)為(wei)標準多探(tan)頭(tou)(tou)架(jia)(jia)周(zhou)向(xiang)(xiang)(xiang)均(jun)(jun)勻,布(bu)置(zhi)方(fang)案(an),4個探(tan)頭(tou)(tou)架(jia)(jia)在(zai)(zai)鋼管周(zhou)向(xiang)(xiang)(xiang)上(shang)均(jun)(jun)勻布(bu)置(zhi),相(xiang)鄰(lin)探(tan)頭(tou)(tou)架(jia)(jia)間(jian)隔角度為(wei)90°;圖6-27b所示(shi)為(wei)4個探(tan)頭(tou)(tou)架(jia)(jia)在(zai)(zai)不銹(xiu)鋼管周(zhou)向(xiang)(xiang)(xiang)上(shang)非均(jun)(jun)勻布(bu)置(zhi),只(zhi)布(bu)置(zhi)在(zai)(zai)鋼管周(zhou)向(xiang)(xiang)(xiang)的中下部(bu),相(xiang)鄰(lin)探(tan)頭(tou)(tou)架(jia)(jia)間(jian)隔角度為(wei)45°。對這兩種布(bu)置(zhi)情(qing)(qing)況(kuang)進(jin)行(xing)對比分析,以(yi)觀察在(zai)(zai)螺旋線型掃查軌跡中,多探(tan)頭(tou)(tou)架(jia)(jia)周(zhou)向(xiang)(xiang)(xiang)布(bu)置(zhi)方(fang)式的不同是(shi)否會對不銹(xiu)鋼管全覆蓋(gai)檢測的實現帶來(lai)影響。
探頭(tou)(tou)架(jia)(jia)均勻布置方式(shi)沿不銹鋼(gang)管周向展(zhan)開的多探頭(tou)(tou)架(jia)(jia)螺旋掃(sao)查區域如(ru)圖6-22所(suo)示(shi),圖6-28所(suo)示(shi)為(wei)探頭(tou)(tou)架(jia)(jia)非均勻布置方式(shi)沿不銹鋼(gang)管周向展(zhan)開的多探頭(tou)(tou)架(jia)(jia)螺旋掃(sao)查區域。
對(dui)比圖6-22和圖6-28可(ke)(ke)發現,在掃(sao)查螺(luo)距P相同的(de)(de)條件下(xia),不同的(de)(de)多探頭架布(bu)置(zhi)方(fang)式(shi)(shi)會對(dui)螺(luo)旋線(xian)型掃(sao)查軌跡帶來較大的(de)(de)影(ying)響。探頭架均勻布(bu)置(zhi)方(fang)式(shi)(shi)與(yu)非(fei)均勻布(bu)置(zhi)方(fang)式(shi)(shi)都存(cun)在固(gu)有的(de)(de)端部檢(jian)(jian)(jian)測(ce)盲區(qu),但(dan)與(yu)后(hou)(hou)(hou)者相比,前者端部檢(jian)(jian)(jian)測(ce)盲區(qu)的(de)(de)總面積稍小(xiao)且長度更(geng)短,即檢(jian)(jian)(jian)測(ce)無效范(fan)圍更(geng)小(xiao);從重(zhong)疊覆(fu)蓋(gai)區(qu)來看,后(hou)(hou)(hou)者的(de)(de)重(zhong)疊率更(geng)高。但(dan)最為嚴重(zhong)的(de)(de)問題在于(yu)后(hou)(hou)(hou)者存(cun)在著漏(lou)檢(jian)(jian)(jian)區(qu)域,漏(lou)檢(jian)(jian)(jian)區(qu)域的(de)(de)存(cun)在說明這種布(bu)置(zhi)方(fang)式(shi)(shi)是不可(ke)(ke)接受的(de)(de),將造成檢(jian)(jian)(jian)測(ce)結(jie)果的(de)(de)不準確和不銹鋼管(guan)檢(jian)(jian)(jian)測(ce)質量的(de)(de)失控。由(you)此可(ke)(ke)見,式(shi)(shi)(6-2)只是不銹鋼管(guan)全覆(fu)蓋(gai)檢(jian)(jian)(jian)測(ce)的(de)(de)必要條件,而非(fei)充要條件。在滿足(zu)式(shi)(shi)(6-2)的(de)(de)前提下(xia),討論以下(xia)問題。
對于(yu)端(duan)部檢(jian)測盲區而言,無法避(bi)免(mian),所需要做的(de)(de)是(shi)盡量(liang)將其(qi)減小(xiao),尤其(qi)是(shi)盲區長度(du),即檢(jian)測結果(guo)不可靠(kao)的(de)(de)不銹鋼管(guan)長度(du)段(duan)。決(jue)定盲區長度(du)的(de)(de)參數(shu)有:鋼管(guan)掃查螺距P、檢(jian)測探頭架數(shu)量(liang)N、鋼管(guan)外徑(jing)d1。P越(yue)小(xiao)、N越(yue)大(da),端(duan)部檢(jian)測盲區越(yue)小(xiao)。當然(ran),上(shang)述變化規(gui)律是(shi)建立在(zai)其(qi)他參數(shu)不變的(de)(de)前提(ti)下(xia)的(de)(de)。
為(wei)保證全覆(fu)蓋(gai)檢測,覆(fu)蓋(gai)率至少(shao)應達到(dao)120%。但(dan)過大的(de)(de)(de)覆(fu)蓋(gai)率也不可取,因為(wei)在(zai)相同的(de)(de)(de)條件下,這需要(yao)布置更(geng)(geng)多的(de)(de)(de)檢測探頭,并且信(xin)號處理(li)電路及(ji)后續數字處理(li)算法(fa)將變得更(geng)(geng)復雜(za)。
針對漏(lou)檢(jian)區(qu)(qu)域(yu)(yu),在(zai)(zai)設計掃(sao)(sao)查(cha)螺距時(shi)應(ying)該保(bao)證完(wan)全將其消除(chu)。沒(mei)有(you)漏(lou)檢(jian)區(qu)(qu)域(yu)(yu)的前提應(ying)是在(zai)(zai)一(yi)個掃(sao)(sao)查(cha)螺距P范(fan)圍內,相(xiang)鄰探頭(tou)架(jia)(jia)掃(sao)(sao)查(cha)區(qu)(qu)域(yu)(yu)之(zhi)間均有(you)重疊(die)覆(fu)(fu)蓋區(qu)(qu)。圖6-28正是因為第一(yi)個檢(jian)測(ce)(ce)探頭(tou)架(jia)(jia)和最(zui)后一(yi)個檢(jian)測(ce)(ce)探頭(tou)架(jia)(jia)之(zhi)間沒(mei)有(you)重疊(die)覆(fu)(fu)蓋區(qu)(qu)域(yu)(yu),所以(yi)在(zai)(zai)后續掃(sao)(sao)查(cha)中存在(zai)(zai)漏(lou)檢(jian)區(qu)(qu)域(yu)(yu)。這種(zhong)情況下,可以(yi)通過降低掃(sao)(sao)查(cha)螺距P以(yi)保(bao)證全覆(fu)(fu)蓋檢(jian)測(ce)(ce),但又(you)勢(shi)必會降低鋼管(guan)檢(jian)測(ce)(ce)效率。
通過上述分析(xi)可知,在滿足(zu)式(shi)(6-2)的(de)前提下,多探頭架(jia)應(ying)在鋼管周向上均(jun)勻布置。這樣,可將不(bu)銹鋼管端(duan)部盲區長(chang)度(du)降到最低,同時具有一定的(de)重疊(die)覆蓋率,且信號處理較為簡單,路(lu)徑規(gui)劃也更加清晰。均(jun)勻布置方式(shi)也有利于(yu)探頭跟蹤機構的(de)設計(ji)和系統布局、信號的(de)傳輸和分類等(deng)。
總而(er)言之(zhi),無論是(shi)直線型(xing)掃(sao)查軌(gui)跡還是(shi)螺(luo)旋線型(xing)掃(sao)查軌(gui)跡,鋼管全(quan)覆(fu)蓋檢(jian)測的充(chong)分必要條件應(ying)(ying)是(shi):滿足(zu)式(6-1)或式(6-2)的前提下(xia),相鄰探(tan)頭(tou)架(jia)之(zhi)間(jian)還應(ying)(ying)有重疊覆(fu)蓋區。當然,在軌(gui)跡規劃時,應(ying)(ying)綜(zong)合(he)考(kao)慮(lv)探(tan)頭(tou)架(jia)有效(xiao)檢(jian)測長(chang)度、探(tan)頭(tou)架(jia)數量、掃(sao)查螺(luo)距和不銹(xiu)鋼管檢(jian)測速(su)度等因素,選取最(zui)合(he)適的掃(sao)查路徑、最(zui)佳的探(tan)頭(tou)架(jia)結構和最(zui)優的探(tan)頭(tou)架(jia)布(bu)置方案,而(er)全(quan)覆(fu)蓋檢(jian)測則是(shi)所有問題考(kao)慮(lv)的前提和根(gen)本。