基于FRI的管道檢測超聲信號采樣方法及應用研究.pdf

1、管道缺陷超聲檢測技術是無損檢測領域研究熱點之一，而管道缺陷超聲內檢測技術以其檢測缺陷種類多，能同時實現管道表面及管道壁內多種缺陷的檢測而成為管道缺陷檢測重要方法之一。然而，超聲內檢測技術采用多傳感器陣列結構，傳感器數量多，再加之超聲信號頻率高，在檢測中會產生大量的檢測數據，對這些檢測數據的實時傳輸、存儲以及處理帶來極大的困難，成為制約超聲內檢測技術發(fā)展的主要瓶頸。為此，本文研究了基于信號有限新息率(Finite Rate of Inno

2、vation,FRI)的超聲信號稀疏采樣理論及其在管道缺陷超聲檢測信號中的應用，極大地減少了檢測過程中產生的數據量，并實現了缺陷的檢測與參數估計。本文的主要研究工作如下:
　　(1)首先分析了壓縮采樣在超聲信號中的研究現狀，結合管道檢測超聲信號的特點，研究了一種基于有限新息率的采樣方法。該方法可以避免壓縮傳感中稀疏字典的構造，重構算法復雜等問題。在沖激信號個數較大或者信號受到噪聲影響時，零化濾波器方法的重構性能惡化，因此研究了一種

3、改進的最小二乘算法。實驗結果表明改進的最小二乘算法能夠以遠遠低于奈奎斯特速率的速率進行采樣和重建原信號，并具有很好的抗噪能力。
　　(2)考慮到超聲內檢測帶來的數據量巨大的問題，研究了一種適應于調制超聲回波信號的新型低速率采樣方法。它首先是對超聲回波信號進行雙通道再調制、濾波，實現正交解調，然后合成超聲脈沖流。比較分析傳統(tǒng)采樣核后，選擇SoS(Sum of Sincs)濾波器作為采樣核，以新息率速率采集脈沖流信號。實驗結果表明So

4、S采樣核的抗噪性能優(yōu)越，該采樣方法可有效降低采樣速率，減少數字化過程中的數據量，并能實現回波峰值的時延估計，達到管道缺陷檢測的目的。
　　(3)結合超聲回波信號的數學模型，研究了一種基于希爾伯特變換的超聲回波信號的時延估計方法。該方法是將超聲回波信號通過Hilbert變換解包絡，形成具有FRI性質的脈沖流信號，利用低速率采樣系統(tǒng)實現了脈沖信號的時延估計。實驗結果表明該方法可減少信號的采樣數據量，并能準確估計出回波峰值的達到時刻。<