樊户伟 陈健飞 李西彦 丛雪明 王安泉

摘  要：电场指纹技术作为一种对埋地管道、海底管道、高温高压设备等非常有效的监测技术手段，越来越得到国内外的认可;但该技术在国内起步晚、被国外公司所垄断的现状大大限制了其在国内的推广发展，为开展对电场指纹技术的仿真研究，文章以COMSOL为工具，对管道中三种典型缺陷进行仿真研究。

关键词：电场指纹技术;COMSOL;典型缺陷;仿真研究

中图分类号：TE988        文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）30-0006-05

Abstract： As a very effective monitoring technology for buried pipelines， submarine pipelines， high-temperature and high-pressure equipment， electric field fingerprint technology has been increasingly recognized at home and abroad. However， the technology started late in China and was monopolized by foreign companies. The current situation greatly limits its promotion and development in China. In order to carry out simulation research on electric field fingerprint technology， this paper uses COMSOL as a tool to simulate three typical defects in the pipeline.

Keywords： electric field fingerprint technology; COMSOL; typical defects; simulation research

1 电场指纹技术介绍与原理分析

电场指纹技术实现管道内壁腐蚀缺陷检测与监测的基本过程，如图1所示，在管道外表面布置电极探针阵列和电流馈入/馈出电极，通过电流馈入点与馈出点通入恒定的直流源，采集沿着电流方向相邻电极探针之间的电势差，将其作为初始特征，当电极探针阵列所在区域产生腐蚀缺陷（金属量减少），会对该区域内电流的分布产生影响，从而导致相邻电极探针之间的电势差变化将其作为缺陷特征，将初始特征与缺陷特征的对比与处理后，即可对管道内壁的腐蚀缺陷进行评价[1]。假设在管道外表面布置行列（M×N）的电极阵列，如图2所示，可采集得到M×（N-1）的电势差矩阵U，将上述管道单元推广至在电极阵列，可得管道内壁发生腐蚀（金属量减少）后新的电势差矩阵U'。

根據上述分析电势差矩阵U'与U中任一元素应存在如下关系：

u'ij≥uij （1）

2 数值模拟分析与处理研究

采用有限元法[2]计算技术电场的数值，需得到管道表面电极阵列中沿电流方向相邻电极之间的电势差矩阵U与U'，从而探究内壁腐蚀前后的电势差矩阵U或U'与缺陷（金属量减少）之间的关系。……