超聲相控陣油氣管道環(huán)焊縫缺陷檢測技術(shù)的研究.pdf

1、超聲檢測是油氣管道環(huán)焊縫缺陷檢測的一項重要技術(shù)。超聲相控陣由于具有獨特的電子掃查、動態(tài)聚焦和扇形掃描特性，能實現(xiàn)對非平面表面及復雜結(jié)構(gòu)物體的缺陷檢測，成為近幾年超聲探傷領(lǐng)域中的一個研究熱點。本文重點研究了超聲相控陣在油氣管道環(huán)焊縫缺陷檢測中的應用及缺陷識別技術(shù)。 ⑴基于平面矩形活塞陣元，采用數(shù)值分析方法研究了一維超聲相控線陣的聲場特性，對輻射聲場進行仿真。重點探討了陣元數(shù)量N、陣元間距d、陣元長度ι、陣元寬度w、焦距F和聲束偏轉(zhuǎn)

2、角度θs等線陣參數(shù)對發(fā)射聲束聚焦偏轉(zhuǎn)的影響，給出了最優(yōu)檢測性能的換能器尺寸，為相控陣換能器的選擇提供了理論依據(jù)。 ⑵針對目前超聲相控陣探傷中對缺陷的定性分析仍然依靠探傷人員檢測經(jīng)驗的現(xiàn)狀，將模式識別方法引入到環(huán)焊縫缺陷檢測。提出了采用提升小波變換提取缺陷信號特征的方法。針對超聲相控陣系統(tǒng)采集的油氣管道環(huán)焊縫試塊中的缺陷信號，采用“頻帶-能量”特征提取形式，結(jié)合基于距離的類別可分性測度作為特征提取的評價標準，比較了小波包變換與提升

3、小波變換提取缺陷信號能量特征的性能。實驗結(jié)果表明，提升小波特征提取速度比小波包的特征提取速度快一倍。 ⑶采用基于提升小波變換的分形技術(shù)提取缺陷信號的分形特征。實驗證明，加入分形特征后特征的可分性測度比僅采用能量特征提高了6.28％，開辟了管道環(huán)焊縫缺陷信號特征提取的一條新途徑。 ⑷采用基本遺傳算法對提取的油氣管道環(huán)焊縫缺陷特征進行優(yōu)選，確定了有利于環(huán)焊縫缺陷識別的最優(yōu)缺陷特征子集，提高了后續(xù)缺陷識別的效率。 ⑸采

4、用人工神經(jīng)網(wǎng)絡技術(shù)實現(xiàn)管道環(huán)焊縫缺陷識別。對目前在人工神經(jīng)網(wǎng)絡中應用最廣泛的多層前饋誤差反向傳播(BP)算法進行了性能分析和算法改進，較好地實現(xiàn)了管道環(huán)焊縫缺陷信號的分類識別。研究了基于db4提升小波分析的徑向基函數(shù)(RBF)神經(jīng)網(wǎng)絡進行環(huán)焊縫缺陷識別的性能。實驗結(jié)果表明，RBF網(wǎng)絡極大地提高了缺陷識別的速度，但識別的準確率太低，不適合于油氣管道環(huán)焊縫缺陷的識別。 ⑹提出采用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)中的支持向量機(SVM)模型對油氣管道環(huán)焊