管道超聲導(dǎo)波缺陷信號的檢測與特征提取研究.pdf

1、管道超聲導(dǎo)波檢測技術(shù)因克服了傳統(tǒng)無損檢測的檢測效率低、檢測范圍窄、需要剝離保護(hù)層等缺點(diǎn)，因此將引導(dǎo)今后管道無損檢測技術(shù)的發(fā)展方向。導(dǎo)波檢測方法和回波信號的處理是管道導(dǎo)波檢測技術(shù)的兩個重要的研究領(lǐng)域，能否研究出一種有效的信號處理技術(shù)，對于提前發(fā)現(xiàn)管道缺陷，避免發(fā)生重大的安全事故具有重要的意義。
　　本文在管道超聲導(dǎo)波檢測的理論基礎(chǔ)上，根據(jù)L(0，2)和T(0，1)兩種模態(tài)導(dǎo)波對不同的缺陷檢測敏感度不同和遇缺陷產(chǎn)生部分模態(tài)轉(zhuǎn)換的特性，

2、利用多模態(tài)檢測技術(shù)對管道進(jìn)行檢測，通過在實(shí)驗(yàn)室建立管道超聲導(dǎo)波缺陷檢測系統(tǒng)，采集帶有人工預(yù)制的凹坑、孔洞和裂紋的回波信號，采用傳感器整環(huán)采集和單個傳感器采集的方式分別獲取在L(0，2)和T(0，1)兩種激勵模態(tài)下的回波信號，通過對回波信號進(jìn)行分析處理得到以下結(jié)果:
　　(1)在60KHz-100KHz范圍內(nèi)調(diào)節(jié)激勵頻率，發(fā)現(xiàn)在85KHz～90KHz范圍內(nèi)，整環(huán)采集的缺陷回波信號幅值和信噪比最高;激勵L(0，2)模態(tài)檢測時，回波信號

3、中混入的非對稱模態(tài)較少、信噪比較高，而激勵T(0，1)模態(tài)檢測時，缺陷回波信號的幅值較高。
　　(2)對回波信號進(jìn)行降噪處理，其信噪比得到有效提高，但是缺陷回波的幅值也被削減，由于管道導(dǎo)波存在頻散和多模態(tài)特性，所以無法準(zhǔn)確判斷回波中的缺陷信號。
　　(3)設(shè)計(jì)的模態(tài)對稱算法對回波信號進(jìn)行處理并得到模態(tài)對稱曲線，用于表征導(dǎo)波遇缺陷產(chǎn)生的非對稱模態(tài)幅值，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在孔洞、凹坑、裂紋缺陷位置的模態(tài)對稱曲線幅值明顯升高。通過綜合分析L

4、(0，2)和T(0，1)兩種激勵模態(tài)下回波的對稱模態(tài)幅值與非對稱模態(tài)幅值，來確定缺陷位置。其中裂紋缺陷位于管道焊縫熱影響區(qū)，通過加大裂紋缺陷截面積比分別為4％，6％，10％，發(fā)現(xiàn)模態(tài)對稱曲線的幅值隨著缺陷的增大而升高。
　　(4)繪制DAC曲線用于區(qū)分管道結(jié)構(gòu)，使用矩形窗截取準(zhǔn)確定位后的缺陷對稱模態(tài)回波，并提取時域、頻域和變換域的特征參數(shù)。利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對缺陷類型進(jìn)行判別，選取不同激勵頻率和缺陷大小條件下的21組樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行