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(shù)是目前無損檢測領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一，開展管道檢測相關(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(shù)”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(jìn)行檢測并對管道的運(yùn)行狀況進(jìn)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?zāi)B(tài)分解相結(jié)合對超聲信號進(jìn)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?zāi)B(tài)去噪方法相比，更能夠提高重構(gòu)信號的信噪比。然后使用線性預(yù)測分析對Hilbert變換提取的包絡(luò)信號進(jìn)行擬合。分別采用了不同的線性預(yù)測階數(shù)對超聲信號的包絡(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)測階數(shù)。最后，采用隱馬爾可夫模型對線性預(yù)測系數(shù)進(jìn)行缺陷識別，實驗表明其識別率可高達(dá)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(shù)。離弦分析軟件采用層次化的設(shè)計結(jié)構(gòu)，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(jìn)行分類。當(dāng)無法使用缺陷的尺寸進(jìn)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(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管道的剩余壽命進(jìn)行預(yù)測。根據(jù)已有的管道檢測數(shù)據(jù)，確定與管道壽命相關(guān)的自變量，然后計算出管道壽命的