海底輸油管道超聲檢測信號的分析與缺陷評估的研究.pdf

1、海底管道檢測技術是目前無損檢測領域的研究熱點之一，開展管道檢測相關技術、方法和手段的研究具有重大的理論和現(xiàn)實意義。本論文以國家“十五”863項目“海底管道內(nèi)爬行器及其檢測技術”為背景，以超聲檢測信號為研究對象，主要的目的是對海底輸油管道的缺陷進行檢測并對管道的運行狀況進行評估。本文的主要內(nèi)容可分為信號處理、離線分析及管道評估三個部分。在信號處理部分，主要研究了超聲信號的消噪算法以及缺陷識別算法。首先將Savitzky-Golay濾波器與

2、經(jīng)驗模態(tài)分解相結合對超聲信號進行去噪處理，通過實驗仿真，證明了該方法能夠有效的抑制各個模態(tài)中存在的白噪聲，與已有的經(jīng)驗模態(tài)去噪方法相比，更能夠提高重構信號的信噪比。然后使用線性預測分析對Hilbert變換提取的包絡信號進行擬合。分別采用了不同的線性預測階數(shù)對超聲信號的包絡進行擬合，并比較了各自的擬合誤差，從而確定了最優(yōu)的線性預測階數(shù)。最后，采用隱馬爾可夫模型對線性預測系數(shù)進行缺陷識別，實驗表明其識別率可高達95%。在離線分析部分，主要分

3、為信號處理以及缺陷分析兩個模塊。離線分析軟件在Microsoft Visual Studio2003環(huán)境下開發(fā)，使用了MFC、多線程、動態(tài)鏈接庫等技術。離弦分析軟件采用層次化的設計結構，簡化了程序的開發(fā)過程。通過對原始檢測文件的數(shù)據(jù)處理，依次得到A掃信號文件，缺陷厚度文件和缺陷參數(shù)文件。這三個文件通過相互聯(lián)系保存了管道檢測的所有信息。離線分析軟件主要實現(xiàn)了回波的回放、管壁厚度的計算、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

4、報告的生成。離線分析軟件的開發(fā)大大縮短了數(shù)據(jù)處理的周期并簡化了數(shù)據(jù)處理的步驟。在管道評估部分，主要實現(xiàn)了缺陷的等級分類以及管道剩余壽命的估計。對于由離線分析軟件計算出的缺陷，首先可根據(jù)缺陷的尺寸進行分類。當無法使用缺陷的尺寸進行分類時，可以通過計算管道的最大安全工作壓力對管道缺陷進行分類。為了保證管道的安全運行，本文引入了多元線性回歸的方法對管道的剩余壽命進行預測。根據(jù)已有的管道檢測數(shù)據(jù)，確定與管道壽命相關的自變量，然后計算出管道壽命的