基于EEMD能量熵的激光超声微缺陷信号特征提取

激光超声技术具有非接触、频带宽和高时间空间分辨率等优势,被广泛应用于材料的微缺陷检测.基于总体经验模态分解(EEMD)解决模态混叠问题算法的特点,将其应用于激光超声信号的消噪处理;针对EEMD降噪时IMF分量选取的问题,设计提出了自适应选取IMF分量重构信号的算法,获取基于EEMD的激光超声微缺陷信号的自适应降噪方法,取得了较好的去噪效果;提出了基于EEMD能量熵的激光超声微缺陷信号特征提取分析方法,并计算各阶能量,成功地探测缺陷的大小.     

金属表面裂纹脉冲压缩增强型激光超声检测方法研究

为了提高激光超声技术检测能力,提出了一种基于脉冲压缩的增强型激光超声检测方法,并将其用于金属表面裂纹检测。该方法结合激光束空间分布调控技术,激发线性调频超声表面波信号,进一步利用匹配滤波算法对线性调频激光超声表面波信号进行脉冲压缩,可大幅度提高激光超声检测信号的信噪比和分辨率。建立空间调制激光超声数值计算模型,研究线性调频激光超声信号激励方法;基于数值模拟获得的线性调频激光超声检测信号,开发基于匹配滤波器的激光超声脉冲压缩信号处理方法;通过数值模拟不同表面裂纹缺陷与不同空间调制情况下的脉冲压缩信号效果,探究该方法对于激光超声检测信号信噪比的增强能力,并最终通过试验验证。结论表明,基于脉冲压缩技术的增强型激光超声检测方法,可以大幅度抑制噪声信号,提高针对金属表面裂纹的缺陷检测能力,解决激光超声无损检测信噪比低,灵敏度差的问题,也为该方法进一步研究提供理论依据和试验指导。     

海底管道缺陷漏磁检测器数据采集系统研发

针对海底管道内可利用空间小、运行工况恶劣的实际情况,研发一款海底管道缺陷漏磁检测器数据采集系统.该系统选用ARM实现对各功能单元的控制,并以FPGA结合A/D采样芯片进行多路漏磁检测信号的并行采集;通过对各功能单元的一体化和集成设计,在确保能准确有效采集和存储缺陷漏磁信号数据的前提下,实现系统结构的整合及简化.牵拉试验和检测工程应用结果表明:该数据采集系统运行稳定,采集、处理缺陷漏磁检测数据质量高,达到设计要求,完全满足海底油气管道缺陷漏磁检测工程应用的技术要求.     

密集型矩形阵列参数对激光Lamb波成像的影响分析

激光超声技术具有非接触、检测效率高等优点,在无损检测领域受到广泛关注;充分利用激光超声技术的高空间分辨率特性,结合密集型矩形阵列和激光Lamb波技术进行板中缺陷检测。采用连续小波变换对频带宽、时域分辨率低的激光Lamb波信号进行提取,得到特定频率下具有高时域分辨率的窄带信号;利用线性映射补偿技术消除所提取窄带信号中的频散,消除频散的信号用于缺陷成像;最后,结合幅值成像技术和符号相干因子成像技术对频散补偿后的信号进行处理,实现铝板中缺陷的成像和定位。在此基础上,进一步对不同的阵元数量和阵元间距对密集型矩形阵列指向性和缺陷成像质量的影响进行分析。当阵元数量为16,阵元间距为一个Lamb波波长时,主瓣宽度较窄且没有栅瓣出现,缺陷成像质量得到有效提高。     

基于相轨迹的多裂纹管道超声导波检测研究

在超声导波多裂纹管道损伤检测中,缺陷回波信号幅值较小且波形复杂,不利于损伤的识别。基于混沌系统的初值敏感性及较强的噪声免疫特性,通过数值模拟和实验研究,验证了杜芬混沌系统的相轨迹识别多裂纹管道超声导波信号的有效性。给出了混沌系统相轨迹识别导波信号的原理,并结合超声导波检测,确定基于相轨迹识别的系统检测参数。利用ANSYS有限元软件和搭建的超声导波实验平台分别进行数值模拟和实验,获得超声导波在含有不同损伤大小的6m长的双裂纹管道中传播的数值模拟信号和实验信号,并在数值模拟信号中添加一定的高斯白噪声,用以分析噪声对混沌系统的影响。利用选取的杜芬混沌系统检测数值模拟信号与实验信号并进行对比验证,最后根据二分法确定缺陷位置。检测的相轨迹结果表明,该杜芬系统能够有效地免疫噪声并识别管道中的双裂纹小缺陷,并且提高了超声导波检测的灵敏度。     

基于Lorenz系统Lyapunov指数的管道超声导波检测

为了提高长距离管道超声导波检测中弱导波信号的识别精度,提出了基于Lorenz系统Lyapunov指数的管道超声导波检测方法。基于非共振周期信号的参数激励实现Lorenz系统的混沌控制,将待测的导波信号作为参数激励的扰动项输入Lorenz检测系统中,通过对比有无导波信号输入后Lorenz系统最大Lyapunov指数的不同响应,确定适合导波信号检测的参数激励幅值;然后利用ANSYS软件和搭建的超声导波试验平台分别进行数值模拟和实验,获得超声导波在含有不同损伤个数、大小的6 m长管道中传播的数值模拟信号和试验信号,利用Lorenz检测系统识别数值模拟与实验信号;基于二分法对导波信号进行分段识别,通过定位出回波信号的时间段实现损伤定位。检测结果表明,Lorenz系统能够有效地免疫噪声并识别管道的缺陷,并且提高了管道超声导波检测的灵敏度。     

油气管道漏磁检测缺陷区域的分段识别方法

为解决油气管道漏磁检测数据量巨大所带来的处理难题,研究一种从漏磁检测数据中快速识别出待求解目标缺陷区域的检测方法。基于有限元仿真计算,对油气管道三维漏磁检测信号的特性进行研究,进而对检测数据进行分段阈值截取处理,并提出一种管道待求解缺陷区域的分段识别方法,可快速且准确地处理油气管道漏磁检测海量数据。基于实际油气管道的漏磁检测数据,对所提出的分段识别方法进行试验验证。试验结果表明:所提出的方法可准确识别出管道上的缺陷区域,既完整地包含缺陷及其附近区域,也不存在过量的无关区域,可有效地控制后续处理过程的数据量。     

管道腐蚀超声波在线检测技术

提出一种用于管道在线腐蚀检测的方法,基于超声波脉冲反射法检测原理,依据超声波在介质中的传播特性,研究系统的超声波发射电路和程控放大电路。实验结果表明:发射电路产生的高压负脉冲信号能够有效激励超声探头;程控放大电路可以解决回波信号因深度增加能量衰减的问题,获得的信号达到技术要求。系统能够完成管道在线腐蚀检测的需要,具有良好的应用价值。     

基于Lyapunov指数的管道超声导波小缺陷定位实验研究

为了提高超声导波检测长距离管道中小缺陷的检测灵敏度,提出了基于杜芬方程最大Lyapunov指数的超声导波损伤定位方法。依据管道超声导波实测信号的采样频率、中心频率以及杜芬方程特性,设置检测系统参数,将待测信号作为杜芬方程外策动力扰动项输入杜芬方程中。通过比较杜芬系统在无信号输入和输入实测导波信号后,最大Lyapunov指数随策动力幅值F的变化,确定可用于识别导波信号的F值。利用移动窗函数给出了缺陷超声导波的波到时刻识别方法,从而给出了缺陷定位方法。实验研究表明,利用最大Lyapunov指数可有效提高超声导波的检测灵敏度。     

基于物联网和超声导波的管道检测系统研究

针对当前城市管道检测系统实际应用时复杂的人工操作问题和管道工作环境信息的分析预警功能缺失问题,设计开发一套基于物联网和超声导波的城市管道检测系统。该系统将物联网、超声导波检测、信号处理等技术相融合,通过无线网络将数据传到云端数据处理中心并由数据处理中心分析管道检测信息,实现管道缺陷检测、环境信息采集以及预警等功能。实验仿真表明:该系统的缺陷定位精度达到了(能够满足)城市管道检测的要求,在减少人工操作的同时,能有效提供预警功能。