CN117434084A - 一种钢管的数字化检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

一种钢管的数字化检测装置及检测方法，涉及数字化测量技术领域，一种钢管的数字化检测装置，包括：激光发生装置、X射线发生装置、激光接收装置、X射线接收装置、模数转换器、数模转换器、数字信号处理器，激光接收装置连接第一块模数转换器，第一块模数转换器连接到数字信号处理器，透射后的X射线由X射线接收装置将X射线转为射线的电信号，X射线接收装置连接第二块模数转换器，第二块模数转换器连接到数字信号处理器；内外同步检测，提升检测效率和多维度检测。一种钢管的数字化检测装置的检测方法，确定钢管外切点的转动速度u和移动速度v的关系，激光和X射线遍历钢管外表面，提升检测钢管的检测速度。

Description

一种钢管的数字化检测装置及检测方法

技术领域

本发明涉及数字化测量技术领域，具体为一种钢管的数字化检测装置及检测方法。

背景技术

现有的方式去检测圆形钢管的内部和外表面的缺陷，不能将钢管的内部和外表面的检测进行有效的结合，不能采用同步和协同的方式提高检测的效率，不能很好地对圆形钢管同一区域做内部和外表面进行同步检测，检测的流程环节过多，不能将降低能耗和提高检测的精度有效融合，并且采用数字化的方式，不能简化计算和高效判别圆形钢管的内部和外表面是否质量合格。

发明内容

针对以上问题，至少解决其中一个问题，本发明的目的在于通过激光和X射线的集成，提高效率和检测精度，降低能耗，同步检测圆形钢管的表面和内部的是否存在缺陷，提供一种钢管的数字化检测装置及检测方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种钢管的数字化检测装置，包括：激光发生装置、X射线发生装置、激光接收装置、X射线接收装置、模数转换器ADC、数模转换器DAC、数字信号处理器DSP，其中，激光接收装置包括光敏三极管组成的放大电路，X射线接收装置包括荧光膜和光敏三极管组成的放大电路，荧光膜覆盖在光敏三极管的受光面上，模数转换器ADC包括第一块模数转换器ADC和第二块模数转换器ADC，数模转换器DAC包括第一块数模转换器DAC和第二块数模转换器DAC；

激光发生装置发射激光平行束，激光平行束之间连续排列，激光平行束横截面是第一激光线段；X射线发生装置发射X射线平行束，X射线平行束之间连续排列，X射线平行束横截面是第一X射线线段；第一激光线段和第一X射线线段在圆形钢管外表面重合，第一激光线段与圆形钢管的中心对称轴平行，第一X射线线段与圆形钢管的中心对称轴平行；需要说明的是，第一激光线段和第一X射线线段在圆形钢管外表面重合，同时同步检测钢管同一区域，提高了激光和X射线检测圆形钢管的同步性和协同性，有利于提高检测的效率；

在圆形钢管横截面任意选择一个外切点作为第一个外切点，第一个外切点的切线为第一根切线，与第一根切线平行的第二根切线确定第二个外切点，第一个外切点与第二个外切点的连线过圆形钢管横截面的圆心，过第一个外切点与第二个外切点的两端外延线为法线，入射激光束从法线的一侧照射第一个外切点，反射激光束在第一个外切点从法线的另一侧射出，入射激光束和反射激光束关于法线对称，激光接收装置将反射激光束转为激光的电信号，激光接收装置连接第一块模数转换器ADC，将激光的电信号由激光的模拟信号转为激光的数字信号，第一块模数转换器ADC连接到数字信号处理器DSP；第一激光线段分割为若干段，并由在空间和数量上对应的若干个激光接收装置接收，第一块模数转换器ADC接收若干个激光接收装置的激光的模拟信号，数字信号处理器DSP采用与运算，判断圆形钢管的表面是否存在缺陷；数字信号处理器DSP通过第一块数模转换器DAC连接激光发生装置，控制激光发生装置发射激光的强度；

X射线沿法线透射经过第一个外切点和第二个外切点，透射后的X射线由X射线接收装置将X射线转为射线的电信号，X射线接收装置连接第二块模数转换器ADC，将射线的电信号由射线的模拟信号转为射线的数字信号，第二块模数转换器ADC连接到数字信号处理器DSP；第一X射线线段分割为若干段，并由在空间和数量对应的若干个X射线接收装置接收，

第二块模数转换器ADC接收若干个X射线接收装置的射线的模拟信号，数字信号处理器DSP采用与运算，判断圆形钢管的内部是否存在缺陷；数字信号处理器DSP通过第二块数模转换器DAC连接X射线发生装置，控制X射线发生装置发射射线的强度；

数字信号处理器DSP对第一块模数转换器ADC和第二块模数转换器ADC采用与运算，判断圆形钢管是否合格。

一种钢管的数字化检测装置的检测方法，实现所述方法如下：

一条第一激光线段和一条第一X射线线段配对重合检测钢管，以钢管的中心对称轴为中心，钢管从圆心到外切点的半径为r，钢管的转动角速度为ω，钢管外切点的转动速度为u，一条第一激光线段和一条第一X射线线段配对重合的长度为M，钢管沿钢管的中心对称轴的移动速度为v，其中转动速度u的对应关系为：

u=rω，

钢管的移动速度v决定钢管的整体检测速度，钢管外切点的转动速度u决定第一激光线段和第一X射线线段遍历钢管外表面的速度，钢管同时移动和转动，第一激光线段和第一X射线线段在钢管外表面以螺旋方式能完整遍历钢管外表面的关系式为：

2πrv= Mu，

其中，π表示圆周率；

需要说明的是，在同一个时间周期t里，临界关系为：

第一激光线段和第一X射线线段围绕钢管一周的关系式为：

ut=2πr，

第一激光线段和第一X射线线段的长度M，钢管上一个外切点的运动关系式：

vt=M，

钢管的移动速度v决定钢管的整体检测速度，钢管外切点的转动速度u决定第一激光线段和第一X射线线段遍历钢管外表面的速度，钢管同时移动和转动，第一激光线段和第一X射线线段在钢管外表面以螺旋方式能完整遍历钢管外表面的关系式为：

2πrv= Mu，

由关系式可得：

v=（Mu）÷（2πr），

在钢管的半径一定的情况下，提高检测的速度，有以下几种方式，当增加第一激光线段和第一X射线线段的长度M，能够增加钢管的移动速度v，当增加钢管外切点的转动速度u，能够增加钢管的移动速度v；同时增加第一激光线段和第一X射线线段的长度M，和增加钢管外切点的转动速度u，能够增加钢管的移动速度v；

为了保证第一激光线段和第一X射线线段，能够在钢管外表面以螺旋方式能完整遍历钢管外表面，需要满足以下关系式：

Mu>2πr v，

其中，>表示大于。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：

（1）、第一激光线段和第一X射线线段在圆形钢管外表面重合，有利于同步遍历圆形钢管的外表面，同步检测圆形钢管的外表面和对应钢管内层，由于是内外同步检测，提升检测效率和多维度检测；同时同步检测钢管同一区域，提高了激光和X射线检测圆形钢管的同步性和协同性，有利于提高检测的效率；

（2）、通过转动的方式检测圆形钢管，对圆形钢管外圆一周，进行360°的检测，能够采用线性的第一激光线段和第一X射线线段能够降低电能的消耗和对应装置的投入，以及激光发生装置、X射线发生装置、激光接收装置和X射线接收装置的小型化，同时，对测量区域进行微分化，一个微分区域就对应一个数字信号，提高检测的精度；

（3）、数字信号处理器DSP通过第一块数模转换器DAC连接激光发生装置，控制激光发生装置发射激光的强度；实时调整激光的强度，有利于节约电能和提高检测的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是一种钢管的数字化检测装置的激光器的线性排列的结构示意图；

图2是一种钢管的数字化检测装置的激光器的线性排列的横截面投影示意图；

图3是一种钢管的数字化检测装置的激光器的梯度排列的结构示意图；

图4是一种钢管的数字化检测装置的激光器的梯度排列的横截面投影示意图；

图5是一种钢管的数字化检测装置的激光器的交错排列的结构示意图；

图6是一种钢管的数字化检测装置的激光器的交错排列的横截面投影示意图；

图7是一种钢管的数字化检测装置的激光发生装置或者X射线发生装置产生平行激光束或者平行X射线束的示意图；

图8是一种钢管的数字化检测装置的平行激光束或者平行X射线束的横截面形状示意图；

图9是一种钢管的数字化检测装置的剖视图；

图10是三组的第一激光线段和第一X射线线段的分布示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

101-钢管横截面，201-激光发生装置或者X射线发生装置，202-平行激光束或者平行X射线束，203-平行激光束或者平行X射线束的横截面，301-激光发生装置，302-入射激光束，303-第一个外切点，304-第一根切线，305-钢管横截面圆心，306-第二根切线，307-第二个外切点，308- X射线接收装置，309-反射激光束，310-激光接收装置，311-X射线，312-X射线发生装置，401-第一组的第一激光线段和第一X射线线段的分布位置，402-第二组的第一激光线段和第一X射线线段的分布位置，403-第三组的第一激光线段和第一X射线线段的分布位置。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。

因此，以下对本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的部分实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征和技术方案可以相互组合。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

下面结合实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1，如图1至图9所示，一种钢管的数字化检测装置，包括：激光发生装置、X射线发生装置、激光接收装置、X射线接收装置、模数转换器ADC、数模转换器DAC、数字信号处理器DSP，其中，激光接收装置包括光敏三极管组成的放大电路，X射线接收装置包括荧光膜和光敏三极管组成的放大电路，荧光膜覆盖在光敏三极管的受光面上，模数转换器ADC包括第一块模数转换器ADC和第二块模数转换器ADC，数模转换器DAC包括第一块数模转换器DAC和第二块数模转换器DAC；需要说明的是，激光发生装置发射检测的激光信号，激光接收装置接收检测的反射激光，激光检测圆形钢管外表面的原理是利用激光光束照射到钢管表面，并通过接收和分析反射回来的激光信号，来检测钢管的外表面质量和尺寸，具体原理如下：将激光平行束照射到钢管表面，激光平行束的发射周期是连续的或者脉冲的；激光接收装置将反射回来的激光转为激光的电信号，数字信号处理器DSP（Digital SignalProcessor）记录和运算激光的电信号，数字信号处理器DSP分析反射激光的电信号的强度、频率和相位等信息，可以得到钢管的外表面质量的相关参数；根据分析的结果，可以判断钢管表面是否存在缺陷，比如，凹陷、裂纹等；激光检测圆形钢管外表面可以检测以下内容：

表面缺陷：激光检测钢管表面的凹陷、裂纹、磨损等缺陷，以判断钢管的表面质量是否符合要求；

表面光洁度：激光检测可以检测钢管表面的光洁度，以判断表面是否光滑、无毛刺等；

表面形状：激光检测可以检测钢管表面形状的偏差，如圆度、直线度等；

X射线发生装置发射X射线平行束，X射线接收装置接收透射的X射线，X射线检测圆形钢管内部的原理是利用X射线的穿透性和被材料吸收的特性；当X射线通过圆形钢管时，会被圆形钢管内部的不同材料吸收不同程度，形成不同的衰减；通过测量X射线的透射率或衰减量，可以确定圆形钢管内部的材料组成和缺陷情况；X射线检测圆形钢管的主要检测内容如下：

气孔：在钢管内部可能存在气体或气体囊泡，这种缺陷会降低钢管的强度和韧性；钢材和气孔对X射线的透射率或衰减量不一样；

夹杂物：钢管内部可能存在杂质、非金属夹杂物、硫化物等，这些夹杂物会导致钢管的脆性增加；同样是X射线的透射率或衰减量不一样；

疏松：钢管内部可能存在未熔合或局部熔合不全的区域，导致钢管内部存在空隙或疏松现象；同样是X射线的透射率或衰减量不一样；

脱碳层：钢管内部存在脱碳现象，即钢管表面附近的碳元素因氧化而减少，导致钢管的硬度和强度降低；同样是X射线的透射率或衰减量不一样；

壁厚：X射线检测可以测量钢管壁厚的均匀性和精确度，通过测量X射线透射的衰减量，可以确定钢管壁厚的变化情况，并对其进行评估；

成分分析：X射线检测可以确定钢管内部的材料组成，不同的材料对X射线的吸收程度不同，通过测量透射率和衰减量，可以推断出钢管内部的成分；

尺寸测量：X射线检测可以对钢管的尺寸进行测量，如直径、长度等。通过测量X射线在钢管内部的透射情况，可以确定钢管的几何尺寸；

模数转换器ADC（Analog to Digital Converter）将模拟信号转为数字信号，将激光接收装置采集到的激光的模拟电信号转为激光的数字电信号，实现将激光接收装置将反射激光的信息传输给数字信号处理器DSP；模数转换器ADC，将激光接收装置采集到的射线的模拟电信号转为射线的数字电信号，实现将X射线接收装置将透射的X射线的信息传输给数字信号处理器DSP；

数模转换器DAC（Digital-to-Analog Converter）是将数字信号处理器DSP产生的控制信号传输给激光接收装置和X射线接收装置，控制激光接收装置产生激光，比如是强度，控制X射线发生装置产生X射线，比如是强度。

进一步地，荧光材料发出的光是可见光的一部分，而光敏三极管主要对可见光和近红外光敏感，因此，光敏三极管可以吸收荧光材料发出的光，光敏三极管对于不同波长的光敏感度不同，因此对于不同波长的荧光材料发出的光，光敏三极管的吸收效果也会有所差异；荧光膜覆盖在光敏三极管的受光面，X射线照射荧光膜会发生以下过程：

X射线穿过荧光膜：X射线具有很高的能量，可以穿透荧光膜，荧光膜将X射线转化为可见光或紫外光；

荧光膜发生荧光：当X射线穿过荧光膜时，荧光膜中的荧光材料会吸收X射线的能量，吸收能量后，荧光材料的电子会跃迁到较高的能级，形成激发态；

荧光膜发射可见光或紫外光：激发态的荧光材料会发射可见光或紫外光。发射光的波长取决于荧光材料的性质，荧光材料一般具有特定的发射光谱，因此可以通过观察发射光的颜色来确定X射线的强度或能量；

光敏三极管感测发射光：光敏三极管是一种能够感测光信号的器件，当荧光膜发射光照射到光敏三极管的受光面时，光敏三极管会产生电信号，这个电信号可以用来测量X射线的强度或能量；

通过荧光膜覆盖光敏三极管的受光面，可以将X射线转化为可见光或紫外光，并通过光敏三极管感测发射光来测量X射线的强度或能量，从而实现X射线的检测与测量；

进一步地，由光敏三极管组成的放大电路是将光电转换电路，光信号转换为电信号，既可以直接采用一个光敏三极管和若干个电阻和电容组成放大电路，比如6个或者10个电阻和电容，也可以采用一个光敏电阻、一个三极管和若干个电阻和电容等元件组成，比如6个或者10个电阻和电容；以采用一个光敏电阻、一个三极管和若干个电阻和电容等元件为例，工作原理如下：光敏电阻接收到入射光信号后，其电阻值会发生变化，光强越大，电阻值越小；光强越小，电阻值越大；光敏电阻与三极管的发射极相连，将光敏电阻的电阻值变化转化为电流信号；当光敏电阻电流通过三极管的基极时，三极管将其放大，并输出到负载电路或其他后续电路中；通过调整电路中的电阻和电容等元件的数值，可以改变电路的放大倍数和频率响应等特性；这样，光敏三极管放大电路就能够将激光信号转换为相应的电信号，并经过放大后输出。

进一步地，激光发生装置发射激光平行束，激光平行束之间连续排列，激光平行束横截面是第一激光线段；X射线发生装置发射X射线平行束，X射线平行束之间连续排列，X射线平行束横截面是第一X射线线段；需要说明的是，激光发生装置为激光阵列，激光阵列由若干个激光器组成，比如，20个激光器或者100个激光器，为了完全遍历照射圆形钢管的外表面，当两个激光器之间没有间隙，也就是说，两个激光器产生的平行激光束在横截面上的排列是连续的，以5个激光器为例，结合图1和2，用A1、A2、A3、A4和A5表示有标号的5个激光器，激光器A1、激光器A2、激光器A3、激光器A4和激光器A5连续排列成一个长方形，激光器A1、激光器A2、激光器A3、激光器A4和激光器A5在钢管横截面101的投影是重合到激光器A，用激光器A表示激光器A1、激光器A2、激光器A3、激光器A4和激光器A5，激光器A1、激光器A2、激光器A3、激光器A4和激光器A5产生的平行激光束在横截面上是一个激光长方形，激光长方形的长和宽分别为M1和N1，为了提高检测的精度和节约电能将宽度N1缩减，比如1毫米或者0.1毫米；用C表示激光器A1、A2、A3、A4和A5的总称，激光器A1、激光器A2、激光器A3、激光器A4和激光器A5在钢管横截面101的投影重叠在激光器C。当两个激光器之间有间隙时，为了达到激光平行束之间连续排列的效果，激光器在钢管的同心圆环上采用阶梯的排列方式，其目的在于钢管或者激光器转动时，激光束能够遍历钢管的外表面，用B1、B2、B3、B4和B5表示有标号的5个激光器，激光器B1、激光器B2、激光器B3、激光器B4和激光器B5在钢管的同心圆环上采用阶梯的空间排列，结合图3，将激光器B1、激光器B2、激光器B3、激光器B4和激光器B5展开到平面，虚线为钢管的横截面，在横截面之间的区域，激光器B1和激光器B2、激光器B2和激光器B3、激光器B3和激光器B4、激光器B4和激光器B5之间有激光束的衔接，其目的在于实现激光束连续性的效果；在图3的基础上，激光器B1、激光器B2、激光器B3、激光器B4和激光器B5从左到右，采用下降阶梯的排列方式，同理，采用上升阶梯的排列方式，同样实现激光束连续性的效果；结合图4，激光器B1、激光器B2、激光器B3、激光器B4和激光器B5在钢管横截面101的投影是存在角度的；优选的，当两个激光器之间有间隙时，为了达到激光平行束之间连续排列的效果，同时，为了优化激光器在钢管同心圆上的空间位置，激光器在钢管的同心圆环上采用交错的排列方式，其目的在于钢管或者激光器转动时，激光束能够遍历钢管的外表面，用B1、B2、B3、B4和B5表示有标号的5个激光器，激光器B1、激光器B2、激光器B3、激光器B4和激光器B5在钢管的同心圆环上采用交错的空间排列，结合图5，将激光器B1、激光器B2、激光器B3、激光器B4和激光器B5展开到平面，虚线为钢管的横截面，在横截面之间的区域，激光器B1和激光器B2、激光器B2和激光器B3、激光器B3和激光器B4、激光器B4和激光器B5之间有激光束的衔接，其目的在于实现激光束连续性的效果；结合图6，E表示激光器A1、A3和A5的总称，F表示激光器A2和A4的总称，激光器B1、激光器B3和激光器B5在钢管横截面101的投影是激光器E，激光器B2和激光器B5在钢管横截面101的投影是激光器F。 X射线发生装置产生的平行X射线束在横截面上是一个X射线长方形，X射线长方形的长和宽分别为M2和N2，为了提高检测的精度和节约电能将宽度N2缩减，比如1毫米或者0.1毫米。结合图7，激光发生装置或者X射线发生装置201分别产生平行激光束或者平行X射线束202，平行激光束或者平行X射线束的横截面203是平行激光束或者平行X射线束的分布情况，平行激光束或者平行X射线束202照射到钢管外切点，形成的平行激光束或者平行X射线束的横截面203就是第一激光线段或者第一X射线线段，结合图8，平行激光束或者平行X射线束在横截面的分布为长方形，长方形的长和宽分别为M和N，具体的：激光长方形的长和宽分别为M1和N1，X射线长方形的长和宽分别为M2和N2，N1和N2微分为线条，就是形成第一激光线段或者第一X射线线段，且有利于提高检测的精度，减少干扰的激光和X射线。

进一步地，第一激光线段和第一X射线线段在圆形钢管外表面重合，第一激光线段与圆形钢管的中心对称轴平行，第一X射线线段与圆形钢管的中心对称轴平行；需要说明的是，第一激光线段和第一X射线线段在圆形钢管外表面重合，有利于同步遍历圆形钢管的外表面，同步检测圆形钢管的外表面和对应钢管内层，由于是内外同步检测，提升检测效率和多维度检测；通过转动的方式检测圆形钢管，对圆形钢管外圆一周，进行360°的检测，能够采用线性的第一激光线段和第一X射线线段能够降低电能的消耗和对应装置的投入，以及激光发生装置、X射线发生装置、激光接收装置和X射线接收装置的小型化，同时，对测量区域进行微分化，一个微分区域就对应一个数字信号，提高检测的精度。

进一步地，以圆形钢管为例，结合图9，选择有激光和X射线照射的区域，任意选择一个圆形钢管的钢管横截面101，在钢管横截面101任意选择一个外切点作为第一个外切点303，第一个外切点303的切线为第一根切线304，与第一根切线304平行的第二根切线306确定第二个外切点307，第一个外切点303与第二个外切点307的连线过钢管横截面101的钢管横截面圆心305，过第一个外切点303与第二个外切点307的两端外延线为法线，法线与X射线311重合，激光发生装置301发射入射激光束302，入射激光束302从法线的一侧照射第一个外切点303，反射激光束309在第一个外切点303从法线的另一侧射出，由于钢管的表面存在表面缺陷或者表面光洁度或者表面形状，入射激光束302在第一个外切点303发生散射或者被吸收，入射激光束302在第一个外切点303关于法线对称且反射的激光为反射激光束309，入射激光束302和反射激光束309关于法线对称，激光接收装置310仅仅接收反射激光束309，激光接收装置310将反射激光束309转为激光的电信号，激光接收装置310连接第一块模数转换器ADC，将激光的电信号由激光的模拟信号转为激光的数字信号，第一块模数转换器ADC连接到数字信号处理器DSP；第一激光线段分割为若干段，比如，将第一激光线段平均分割为10段或者20段，并由在空间和数量上对应的若干个激光接收装置310接收，比如10个或者20个激光接收装置310，第一块模数转换器ADC接收若干个激光接收装置310的激光的模拟信号，数字信号处理器DSP采用与运算，比如，以10个激光接收装置为例，当采集第一激光线段的第一段，当第一段的反射激光束309被第一个激光接收装置接收，将激光的信号转为激光的电信号，经过第一块模数转换器ADC，将激光的电信号由激光的模拟信号转为激光的数字信号，比如，当第一段的反射激光束309产生的模拟信号为大于0伏且小于2.5伏，激光的数字信号为0，当第一段的反射激光束309产生的模拟信号为大于2.5伏，激光的数字信号为1；第一激光线段的第二段至第十段，与第一激光线段的第一段同理，激光的数字信号为0，表示入射激光束302在第一个外切点303被吸收和被散射的量超过阈值，比如阈值是50%，激光的数字信号为1，表示入射激光束302在第一个外切点303被吸收和被散射的量小于阈值，比如阈值是50%；以出现凹点为例，当第一激光线段的第一段出现凹点，第一激光线段的第一段至第十段的激光的数字信号为0111111111，数字信号处理器DSP采用与运算，判定第一激光线段所在的钢管表面是不平直的，判定钢管的表面存在缺陷，同理，当第一段至第十段的激光的数字信号为1111111111，数字信号处理器DSP采用与运算，判定第一激光线段所在的钢管表面是平直的；数字信号处理器DSP通过第一块数模转换器DAC连接激光发生装置，控制激光发生装置发射激光的强度；实时调整激光的强度，当激光的强度过低，将激光的强度调高，有利于提高检测的准确性，当激光的强度过高，将激光的强度调低，有利于节约电能和提高检测的准确性。X射线发生装置312发射X射线311，X射线311沿法线透射经过第一个外切点303和第二个外切点307，第一个外切点303和第二个外切点307的长度为原型钢管的直径，透射后的X射线311，X射线接收装置308将X射线311转为射线的电信号，X射线接收装置308连接第二块模数转换器ADC，将射线的电信号由射线的模拟信号转为射线的数字信号，第二块模数转换器ADC连接到数字信号处理器DSP；具体的，X射线接收装置308仅仅接收沿法线透射的X射线311，第一X射线线段分割为若干段，比如，将第一X射线线段平均分割为10段或者20段，并由在空间和数量上对应的若干个X射线接收装置308，比如10个或者20个X射线接收装置308，第二块模数转换器ADC接收若干个X射线接收装置308的射线的模拟信号，数字信号处理器DSP采用与运算，比如，以10个X射线接收装置308为例，当采集第一X射线线段的第一段，X射线311在钢管中透射后被第一个X射线接收装置308接收，将X射线的信号转为X射线的电信号，经过第二块模数转换器ADC，将X射线的电信号由X射线的模拟信号转为X射线的数字信号，比如，当X射线311透射后产生的模拟信号为大于0伏且小于2.5伏，X射线的数字信号为0，当X射线311透射后产生的模拟信号为大于2.5伏，X射线的数字信号为1；第一X射线线段的第二段至第十段，与第一X射线线段的第一段同理，X射线的数字信号为0，X射线311在被钢管吸收和被散射后，透射率大于阈值，比如阈值是50%，X射线的数字信号为1，X射线311在被钢管吸收和被散射后，透射率小于阈值，比如阈值是50%；以钢管内部的材料组成不一样或者存在缺陷为例，当第一X射线线段的第一段所透射的区域存在材料组成不一样或者存在缺陷，第一X射线线段的第一段至第十段的X射线的数字信号为0111111111，数字信号处理器DSP采用与运算，判定第一X射线线段的第一段所透射的区域存在材料组成不一样或者存在缺陷，判定钢管内部存在材料组成不一样或者存在缺陷，同理，当第一段至第十段的X射线的数字信号为1111111111，数字信号处理器DSP采用与运算，判定第一X射线线段的第一段所透射的区域不存在材料组成不一样或者存在缺陷，判定钢管内部存在材料组成一样或者不存在缺陷；数字信号处理器DSP通过第二块数模转换器DAC连接X射线发生装置312，控制X射线发生装置312发射X射线的强度；实时调整X射线的强度，当X射线的强度过低，将X射线的强度调高，有利于提高检测的准确性，当X射线的强度过高，将X射线的强度调低，有利于节约电能和提高检测的准确性。数字信号处理器DSP对第一块模数转换器ADC和第二块模数转换器ADC采用与运算，判断圆形钢管是否合格，比如，以第一块模数转换器ADC和第二块模数转换器ADC分别采集8个数字信号为例，当且仅当，第一块模数转换器ADC的8个数字信号为11111111，第二块模数转换器ADC的8个数字信号为11111111，数字信号处理器DSP采用与运算，圆形钢管是合格的。

实施例2，如图10所示，一种钢管的数字化检测装置的检测方法，实现所述方法如下：

一条第一激光线段和一条第一X射线线段配对重合检测钢管，以钢管的中心对称轴为中心，钢管从圆心到外切点的半径为r，钢管的转动角速度为ω，钢管外切点的转动速度为u，一条第一激光线段和一条第一X射线线段配对重合的长度为M，钢管沿钢管的中心对称轴的移动速度为v，其中转动速度u的对应关系为：

u=rω，

钢管的移动速度v决定钢管的整体检测速度，钢管外切点的转动速度u决定第一激光线段和第一X射线线段遍历钢管外表面的速度，钢管同时移动和转动，第一激光线段和第一X射线线段在钢管外表面以螺旋方式能完整遍历钢管外表面的关系式为：

2πrv= Mu，

其中，π表示圆周率；

需要说明的是，在同一个时间周期t里，临界关系为：

第一激光线段和第一X射线线段围绕钢管一周的关系式为：

ut=2πr，

第一激光线段和第一X射线线段的长度M，钢管上一个外切点的运动关系式：

vt=M，

钢管的移动速度v决定钢管的整体检测速度，钢管外切点的转动速度u决定第一激光线段和第一X射线线段遍历钢管外表面的速度，钢管同时移动和转动，第一激光线段和第一X射线线段在钢管外表面以螺旋方式能完整遍历钢管外表面的关系式为：

2πrv= Mu，

由关系式可得：

v=（Mu）÷（2πr），

在钢管的半径一定的情况下，提高检测的速度，有以下几种方式，当增加第一激光线段和第一X射线线段的长度M，能够增加钢管的移动速度v，当增加钢管外切点的转动速度u，能够增加钢管的移动速度v；同时增加第一激光线段和第一X射线线段的长度M，和增加钢管外切点的转动速度u，能够增加钢管的移动速度v；

为了保证第一激光线段和第一X射线线段，能够在钢管外表面以螺旋方式能完整遍历钢管外表面，需要满足以下关系式：

Mu>2πr v，

其中，>表示大于。

优选的，第一组的第一激光线段和第一X射线线段配对重合，第二组的第一激光线段和第一X射线线段配对重合，第三组的第一激光线段和第一X射线线段配对重合，在横截面的圆环上采用平均分布的方式，三组第一激光线段和第一X射线线段在同一钢管的环形面上，且是每组之间相距120°的夹角，结合图10，在钢管横截面101上，第一组的第一激光线段和第一X射线线段的分布位置401、第二组的第一激光线段和第一X射线线段的分布位置402、第三组的第一激光线段和第一X射线线段的分布位置403两者之间相距120°的夹角，在第一激光线段和第一X射线线段的长度M、转动速度u、钢管从圆心到外切点的半径r一定的情况下，检测钢管的速度为3v，也就是钢管的移动速度为3v。第一激光线段和第一X射线线段配对重合的组数为自然数的单数，其原因在于X射线311沿法线透射要经过第一个外切点303和第二个外切点307，第一个外切点303和第二个外切点307关于原点对称，X射线311的发射一侧和接收一侧重合。

以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但本发明不局限于上述具体实施方式，因此任何对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种钢管的数字化检测装置，包括：激光发生装置、X射线发生装置、激光接收装置、X射线接收装置、模数转换器ADC、数模转换器DAC、数字信号处理器DSP；其特征在于，激光发生装置发射激光平行束，激光平行束之间连续排列，激光平行束横截面是第一激光线段；X射线发生装置发射X射线平行束，X射线平行束之间连续排列，X射线平行束横截面是第一X射线线段；第一激光线段和第一X射线线段在圆形钢管外表面重合，第一激光线段与圆形钢管的中心对称轴平行，第一X射线线段与圆形钢管的中心对称轴平行；激光接收装置连接第一块模数转换器ADC，第一块模数转换器ADC连接到数字信号处理器DSP；数字信号处理器DSP通过第一块数模转换器DAC连接激光发生装置；透射后的X射线由X射线接收装置将X射线转为射线的电信号，X射线接收装置连接第二块模数转换器ADC，第二块模数转换器ADC连接到数字信号处理器DSP；数字信号处理器DSP通过第二块数模转换器DAC连接X射线发生装置；数字信号处理器DSP对第一块模数转换器ADC和第二块模数转换器ADC采用与运算。

2.根据权利要求1所述的一种钢管的数字化检测装置，其特征在于：激光平行束的发射周期是连续的或者脉冲的。

3.根据权利要求1所述的一种钢管的数字化检测装置，其特征在于：数字信号处理器DSP分析反射激光的电信号的强度、频率和相位信息。

4.根据权利要求1所述的一种钢管的数字化检测装置，其特征在于：测量X射线的透射率或衰减量。

5.根据权利要求1所述的一种钢管的数字化检测装置，其特征在于：荧光膜将X射线转化为可见光或紫外光。

6.根据权利要求1所述的一种钢管的数字化检测装置，其特征在于：入射激光束（302）在第一个外切点（303）关于法线对称且反射的激光为反射激光束（309），激光接收装置（310）仅仅接收反射激光束（309），法线与X射线（311）重合。

7.根据权利要求1所述的一种钢管的数字化检测装置，其特征在于：X射线接收装置（308）仅仅接收沿法线透射的X射线（311）。

8.根据权利要求1至7任意一项所述的一种钢管的数字化检测装置的检测方法，其特征在于，一条第一激光线段和一条第一X射线线段配对重合检测钢管，以钢管的中心对称轴为中心，钢管从圆心到外切点的半径为r，钢管的转动角速度为ω，钢管外切点的转动速度为u，一条第一激光线段和一条第一X射线线段配对重合的长度为M，钢管沿钢管的中心对称轴的移动速度为v，其中转动速度u的对应关系为：

u=rω，

钢管的移动速度v决定钢管的整体检测速度，钢管外切点的转动速度u决定第一激光线段和第一X射线线段遍历钢管外表面的速度，钢管同时移动和转动，第一激光线段和第一X射线线段在钢管外表面以螺旋方式能完整遍历钢管外表面的关系式为：

2πrv= Mu，

其中，π表示圆周率。