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作者：高斌1;唐琴1;马秋萍1;汝改革1;林罡2;姜世强3;张勇3;罗飞3;谌梁3;莫枭雄3;唐东海3
单位：1.电子科技大学自动化工程学院;2.长庆油田公司长庆工程设计有限公司;3.四川德源兴能科技股份有限公司
摘要：石油和天然气管道是全球能源传输基础设施，管道在线内检测(in-line inspection, ILI)技术是评估管道完整性的重要工具。然而，它面临着诸多检测挑战，如不同类型缺陷的全断面高灵敏检测局限。该文提出一种基于电磁多物理类匀场分层聚焦感知原理的高分辨全断面无损检测技术，旨在提升非常规管道的各类缺陷识别能力与检测鲁棒性。首先，针对传统涡流内检测灵敏度与分辨率难以兼顾的问题，设计一种匀场差动高分辨涡流传感结构，引入多参数高斯补偿聚焦感知，优化涡流场的分布均匀性与感知灵敏度，在管道牵拉实验结果中的缺陷检测准确率超过95%。其次，针对磁场匀场传感方面，构建基于零磁扰动机制的匀场高分辨感知架构；通过磁性排斥机制形成稳定的均匀零磁区，显著改善磁压缩效应，在变速工况下对多类型近表面缺陷的高分辨率成像检测。管道牵拉实验结果表明，该方法能够对管道内部Φ5 mm、深度1 mm的连续小孔缺陷进行成像检测。最后，为突破涡流与磁扰动检测在深度方向的探测能力限制，进一步提出融合“磁-声”多物理类匀场分层感知机制，依托磁场-涡流场的相互耦合产生弹性应力波场，实现管道全断面、多类型缺陷的综合识别与评估。实验结果显示，在导波检测对非规则凹坑类缺陷表现受限的情况下，该方法的磁扰动传感仍可获得高达28.7 dB的信噪比。
关键词：管道在线内检测技术;电磁多物理传感器;匀场感控;高分辨检测;管道全断面检测
基金资助：国家重点研发计划（2024YFC3014900）; 国家自然科学基金（62501109）
