管道腐蝕超聲波內(nèi)檢測技術(shù)研究.pdf

1、超聲波內(nèi)檢測作為管道腐蝕內(nèi)檢測的重要方法之一，可在線探查和定位管體缺陷，為管道維修或判廢提供依據(jù)，從而避免油品泄露或爆管等惡性事故的發(fā)生，節(jié)約資金，提高生產(chǎn)效率。由于超聲檢測脈沖重復(fù)頻率很高，探頭接收的海量回波數(shù)據(jù)須在瞬間內(nèi)存儲完畢;同時(shí)實(shí)際管道工況復(fù)雜，有用信號識別困難，因此回波信號處理是管道腐蝕超聲波內(nèi)檢測的關(guān)鍵技術(shù)。目前存在的主要問題有A波海量數(shù)據(jù)的在線實(shí)時(shí)存儲問題沒有得到有效解決;B掃描壁厚轉(zhuǎn)換算法精度較低，存在誤判率與漏檢率較

2、高等情況;C掃描圖像后處理工作不足;缺少適合我國國情的離線分析軟件等。
　　針對以上難點(diǎn)問題，本文模擬管道工程檢測環(huán)境和內(nèi)檢測器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，搭建了多通道管道腐蝕超聲波內(nèi)檢測實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，分別對實(shí)驗(yàn)試塊和標(biāo)準(zhǔn)管段檢測得到的A掃描海量數(shù)據(jù)的高效壓縮與實(shí)時(shí)存儲、B掃描壁厚數(shù)據(jù)的精確自動(dòng)形成和C掃描圖像數(shù)據(jù)的缺陷識別進(jìn)行了深入研究，研制了管道腐蝕超聲波內(nèi)檢測系統(tǒng)離線分析軟件。具體的研究工作如下:
　　1、根據(jù)被測管道的工藝情況，提出了相適

3、應(yīng)的超聲探頭性能參數(shù)，并以此為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)了24個(gè)探頭的安裝與工作方式，構(gòu)建了以超聲探頭和探頭群支撐架為主體的超聲檢測子系統(tǒng)，協(xié)同完成了數(shù)據(jù)采集與壓縮存儲子系統(tǒng)，配合計(jì)算機(jī)子系統(tǒng)、行走驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)、電源子系統(tǒng)，搭建了多通道管道腐蝕超聲波內(nèi)檢測實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。
　　2、詳細(xì)分析了A波數(shù)據(jù)的形成原理，提出了基于峰值點(diǎn)提取與閡值分割相結(jié)合的A波數(shù)據(jù)壓縮算法:一次數(shù)據(jù)壓縮采用基于閩值分割的壓縮算法、二次數(shù)據(jù)壓縮采用基于峰值點(diǎn)提取的壓縮算法，并分別采用

4、傳統(tǒng)數(shù)據(jù)壓縮指標(biāo)和厚度計(jì)算來驗(yàn)證壓縮算法的有效性。結(jié)果表明，在保證測厚精度的條件下，壓縮因子達(dá)到200～300;同時(shí)，該算法簡單、運(yùn)算速度快，每塊板卡僅用一片F(xiàn)PGA即可實(shí)現(xiàn)，有效解決了管道檢測海量數(shù)據(jù)的在線實(shí)時(shí)壓縮存儲問題。
　　3、在壁厚轉(zhuǎn)換算法中常用的快速傅里葉變換(FFT)具有原理簡單、運(yùn)算速度快等優(yōu)點(diǎn)，但轉(zhuǎn)換精度不高、容易誤判?；诖?，對超聲回波信號采用11/2維譜估計(jì)（高階統(tǒng)計(jì)量方法）進(jìn)行處理，并根據(jù)譜線的周期性特點(diǎn)對

5、其做二次變換，同時(shí)依據(jù)壁厚頻率范圍，提出了基于二次11/2維譜估計(jì)的改進(jìn)算法。研究表明，該算法突出了壁厚檢測的渡越時(shí)間值，有效地提高了壁厚特征自動(dòng)提取的精度，相對誤差小于3％，大大優(yōu)于FFT算法。
　　4、采用中值濾波法對C掃描圖像進(jìn)行了初步的后處理，有效地去除了脈沖噪聲，令圖像更平滑、清晰、直觀。
　　5、根據(jù)管道腐蝕檢測數(shù)據(jù)分析及直觀顯示的需要，研制了管道腐蝕超聲波內(nèi)檢測系統(tǒng)離線分析軟件。該軟件能夠清晰的顯示出24通道中