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申请/专利权人：西安电子科技大学

摘要：本发明公开一种管道缺陷检测与缺陷信息发送、管道健康等级判断一体化的检测系统与方法。其特征是：该系统由管道缺陷检测单元、管道缺陷信息无线发送单元、管道健康等级判定诊断单元组成。该系统实现了地下管道的缺陷检测，并以管道作为信号传输介质，完成管道缺陷信息的无线传输，管道缺陷信息经过计算机分析，在计算机终端将分析结果显示，进而实时监控地下管道的健康状况。本发明选择使用管道L0,2模态作为管道缺陷检测单元的激励导波，选择管道T0,1模态作为缺陷信息发送单元的激励导波。

主权项：1.一种管道健康状况监测系统，其特征在于，至少包括管道缺陷检测单元1、管道缺陷信息无线发送单元2和管道健康等级判定诊断单元3；所述管道缺陷检测单元1包括激励信号源11、环形换能器13和信号处理电路一14；所述环形换能器13装配于管道24一端，所述激励信号源11产生激励信号，所述激励信号加载于所述环形换能器13，由所述环形换能器13发送，并接收管道缺陷回波转换成电信号，通过信号处理电路一14得到带有管道缺陷信息的电信号；所述管道缺陷信息无线发送单元2包括发送换能器23、接收换能器25和信号处理电路二26；所述发送换能器23内嵌安装于管道24，所述接收换能器25安装于管道24表面；所述带有管道缺陷信息的电信号加载于所述发送换能器23，由所述发送换能器23发送，被接收换能器25接收并转换成电信号，通过信号处理电路二26得到相应的信号波形图；所述管道缺陷检测单元1和所述管道缺陷信息无线发送单元2中，信号均以导波的形式在管道24中传输；所述管道健康等级判定诊断单元3包括计算机处理单元31，接收所述信号波形图计算分析得到管道缺陷的个数、大小以及管道的健康状况；所述管道缺陷检测单元1和所述管道缺陷信息无线发送单元2中，激励导波的模态不同；所述管道缺陷检测单元1中，激励导波为L0,2模态，所述环形换能器13采用轴对称激励；环形换能器13加载激励信号后，振动产生L0,2声波并通过耦合作用将声信号传递到管道24中，L0,2模态导波在管道24上传播；遇到声阻抗不连续的缺陷位置，导波发生反射并沿着之前声波传播方向的反方向进行传播，即管道缺陷回波，管道缺陷回波引起环形换能器13产生变化的电荷，即接收到电信号；所述管道缺陷信息无线发送单元2还包括管道接口21，所述管道接口21的一端装配于管道24一端，所述环形换能器13装配于管道接口21的另一端；所述发送换能器23内嵌安装于管道接口21；所述环形换能器13为环状，其内外径与所述管道24相同；所述管道缺陷信息无线发送单元2中，激励导波为T0,1模态，先通过调制电路采用调幅调制方式将带有管道缺陷的信息加载在载波上形成已调制信号，载波选择正弦信号，载波的频率根据管道信号传输的带宽选择合适的频率，并将已调制信号加载于发送换能器23向外发送；带有管道缺陷信息的电信号以导波的方式沿管道24的内壁传输；所述信号处理电路二26经过滤波、放大、解调处理，得到相应的信号波形图；所述发送换能器23和接收换能器25均选择长条形换能器，所述发送换能器23加载激励信号时，在逆压电效应下振动产生T0,1声波并通过耦合作用将声信号传递到管道中24，T0,1模态导波在管道24上传播；接收换能器25贴于管道24表面，当导波传递到接收换能器25后，引起接收换能器25产生变化的电荷，即接收换能器25接收沿着管道管壁传输来的带有管道缺陷信息的已调电信号；所述管道健康等级判定诊断单元3采用人工智能缺陷识别方法，首先通过修改comsol软件中的不同缺陷，而得到不同的缺陷回波，使用matlab拟合工具箱对不同形状缺陷的波形图特征与缺陷大小进行数据拟合，并对结果进行分析；利用管道中不同形状的缺陷波形图特征，将不同缺陷回波信号的波形图作为深度学习的数据集；训练好模型之后，用其作为推理，测试模型，载入一个回波波形图，进行管道缺陷的定位与管道缺陷的特征，测试成功后，推进使用，用来分析管道缺陷，根据管道缺陷个数，管道缺陷特征来评价管道的健康状态，编写程序实现管道健康等级的判断。

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