海底輸油管道超聲檢測(cè)信號(hào)的分析與缺陷評(píng)估的研究.pdf

1、海底管道檢測(cè)技術(shù)是目前無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一，開(kāi)展管道檢測(cè)相關(guān)技術(shù)、方法和手段的研究具有重大的理論和現(xiàn)實(shí)意義。本論文以國(guó)家“十五”863項(xiàng)目“海底管道內(nèi)爬行器及其檢測(cè)技術(shù)”為背景，以超聲檢測(cè)信號(hào)為研究對(duì)象，主要的目的是對(duì)海底輸油管道的缺陷進(jìn)行檢測(cè)并對(duì)管道的運(yùn)行狀況進(jìn)行評(píng)估。本文的主要內(nèi)容可分為信號(hào)處理、離線分析及管道評(píng)估三個(gè)部分。在信號(hào)處理部分，主要研究了超聲信號(hào)的消噪算法以及缺陷識(shí)別算法。首先將Savitzky-Golay濾波器與

2、經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解相結(jié)合對(duì)超聲信號(hào)進(jìn)行去噪處理，通過(guò)實(shí)驗(yàn)仿真，證明了該方法能夠有效的抑制各個(gè)模態(tài)中存在的白噪聲，與已有的經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)去噪方法相比，更能夠提高重構(gòu)信號(hào)的信噪比。然后使用線性預(yù)測(cè)分析對(duì)Hilbert變換提取的包絡(luò)信號(hào)進(jìn)行擬合。分別采用了不同的線性預(yù)測(cè)階數(shù)對(duì)超聲信號(hào)的包絡(luò)進(jìn)行擬合，并比較了各自的擬合誤差，從而確定了最優(yōu)的線性預(yù)測(cè)階數(shù)。最后，采用隱馬爾可夫模型對(duì)線性預(yù)測(cè)系數(shù)進(jìn)行缺陷識(shí)別，實(shí)驗(yàn)表明其識(shí)別率可高達(dá)95%。在離線分析部分，主要分

3、為信號(hào)處理以及缺陷分析兩個(gè)模塊。離線分析軟件在Microsoft Visual Studio2003環(huán)境下開(kāi)發(fā)，使用了MFC、多線程、動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)等技術(shù)。離弦分析軟件采用層次化的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)化了程序的開(kāi)發(fā)過(guò)程。通過(guò)對(duì)原始檢測(cè)文件的數(shù)據(jù)處理，依次得到A掃信號(hào)文件，缺陷厚度文件和缺陷參數(shù)文件。這三個(gè)文件通過(guò)相互聯(lián)系保存了管道檢測(cè)的所有信息。離線分析軟件主要實(shí)現(xiàn)了回波的回放、管壁厚度的計(jì)算、管道缺陷的分析、管道缺陷的顯示、管壁厚度的修正以及檢測(cè)

4、報(bào)告的生成。離線分析軟件的開(kāi)發(fā)大大縮短了數(shù)據(jù)處理的周期并簡(jiǎn)化了數(shù)據(jù)處理的步驟。在管道評(píng)估部分，主要實(shí)現(xiàn)了缺陷的等級(jí)分類以及管道剩余壽命的估計(jì)。對(duì)于由離線分析軟件計(jì)算出的缺陷，首先可根據(jù)缺陷的尺寸進(jìn)行分類。當(dāng)無(wú)法使用缺陷的尺寸進(jìn)行分類時(shí)，可以通過(guò)計(jì)算管道的最大安全工作壓力對(duì)管道缺陷進(jìn)行分類。為了保證管道的安全運(yùn)行，本文引入了多元線性回歸的方法對(duì)管道的剩余壽命進(jìn)行預(yù)測(cè)。根據(jù)已有的管道檢測(cè)數(shù)據(jù)，確定與管道壽命相關(guān)的自變量，然后計(jì)算出管道壽命的