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小波分析在管道缺陷超聲檢測(cè)中的應(yīng)用探討

2017-01-20 17:21:03劉昕
關(guān)鍵詞:超聲檢測(cè)小波分析應(yīng)用分析

劉昕

摘 要:使用小波分析技術(shù),對(duì)管道缺陷進(jìn)行超聲檢測(cè),技術(shù)人員應(yīng)該采用標(biāo)準(zhǔn)孔深的測(cè)量方法,采集豐富的精度實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),從而減少管道檢測(cè)質(zhì)量的誤差。在管道檢測(cè)中采用缺陷定位的方法提升測(cè)量精度,并且要注意控制手工操作可能產(chǎn)生的誤差情況,得到工件聲波檢測(cè)的常規(guī)值,滿足管道探傷的需要。本文從小波分析方法展開(kāi)討論,提出幾點(diǎn)有利于管道缺陷超聲檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用的可行性建議。

關(guān)鍵詞:小波分析;管道缺陷;超聲檢測(cè);應(yīng)用分析

中圖分類(lèi)號(hào):TP802 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

一、小波免疫遺傳算法分析技術(shù)

我們采用小波分析技術(shù),對(duì)管道缺陷進(jìn)行分析,可以采用免疫遺傳算法提升檢測(cè)的準(zhǔn)確性。其中,技術(shù)人員首先要多次對(duì)受檢區(qū)域發(fā)射超神波,并且生成初始種群,計(jì)算適應(yīng)度值。然后根據(jù)初始種群的適應(yīng)度提取疫苗,計(jì)算適應(yīng)度平均值。小波分析方法具有顯著的優(yōu)勢(shì),在超聲檢測(cè)中將超聲波短脈沖發(fā)送至被測(cè)物體,讓它自物體的非連續(xù)性結(jié)構(gòu)(缺陷)或者邊界范圍中,獲取其回波信號(hào),從而判斷管道中結(jié)構(gòu)的具體工作情況。技術(shù)人員可以選取適應(yīng)度高的個(gè)體,作為第一代種群,確保其能夠滿足收斂標(biāo)準(zhǔn)。采用小波分析方法,觀察其交叉、變異情況,并且生成下代種群。采用小波分析方法,技術(shù)人員還應(yīng)該根據(jù)免疫遺傳圖像進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理,通過(guò)對(duì)平滑圖像進(jìn)行處理并且求出小波的母函數(shù)。對(duì)焊接管道縫圖像進(jìn)行小波轉(zhuǎn)換,求出幅度角與幅度值。表1所示的小波分析法中,往往會(huì)遇到大量的干擾信號(hào),技術(shù)人員需要根據(jù)管道實(shí)測(cè)的位置不同,選擇不同的峰值采樣數(shù),將這些影響檢測(cè)的干擾信號(hào)進(jìn)行排除。其中,管道的實(shí)際位置為DB1小波,其峰值的采樣數(shù)為1281~1296個(gè)。管道的實(shí)際位置為DB3小波,其峰值的采樣數(shù)為1332個(gè)。管道的實(shí)際位置為DB5小波,其峰值的采樣數(shù)為1298個(gè)。管道的實(shí)際位置為DB7小波,其峰值的采樣數(shù)為1338個(gè)。管道的實(shí)際位置為DB9小波,其峰值的采樣數(shù)為1334個(gè)。在管道缺陷超聲檢測(cè)活動(dòng)中,技術(shù)人員應(yīng)該根據(jù)缺陷定位確定管道的測(cè)量精度。運(yùn)用小波變換對(duì)被測(cè)缺陷漏誤差特征進(jìn)行提取和分析,以便有效地建立缺陷判別的模型,提升分析的準(zhǔn)確性。

二、有限元模型關(guān)系參數(shù)小波分析

在小波分析檢測(cè)中,技術(shù)人員需要根據(jù)小波檢測(cè)的回波信號(hào)建立有限元模型,并且及時(shí)地找到管道缺陷位置。這種缺陷檢測(cè)方法,獲得了較好的降噪效果,能夠得到更加清晰的檢測(cè)表圖,有利于管道檢測(cè)人員分析與評(píng)估管道缺陷情況。建立關(guān)系的有限元模型,通過(guò)對(duì)關(guān)系參數(shù)進(jìn)行分析,提升管道缺陷的分析準(zhǔn)確性。其中,主管外徑為0.4064m時(shí),其主管厚度為0.11m,保溫層厚度0.07m,主管彈性模量為2.06E11,此種類(lèi)型的管材彈性模量為2.06E11左右,松卜比小于0.3,主管密度為7800kg/m?,保溫層的密度為220kg/m?。分析管道上不同打磨位置,進(jìn)行傳感器位置的布置,也能夠顯著提升管道缺陷分析的精準(zhǔn)度。在小波分析技術(shù)應(yīng)用中,根據(jù)管材不同孔徑和深度確定檢測(cè)方案。在超聲波缺陷檢測(cè)中,利用回波信號(hào)進(jìn)行探傷,小波分析法利用時(shí)頻分析技術(shù)處理這種信號(hào)時(shí),具有顯著的優(yōu)勢(shì),能夠提升信號(hào)采集和分析的穩(wěn)定性。傳統(tǒng)分析技術(shù)中信號(hào)是一種時(shí)頻有限的非平穩(wěn)信號(hào),而小波分析法卻能夠在穩(wěn)定的信號(hào)中獲得反映缺陷本質(zhì)的特征信號(hào)。

其中,管道直徑為10mm的,其標(biāo)稱(chēng)深度為2.35mm。管道直徑為6mm的,其標(biāo)稱(chēng)深度為2.35mm,管道直徑為6mm的,其標(biāo)稱(chēng)深度為10mm,管道直徑為4.2mm的,其標(biāo)稱(chēng)深度為2.35mm,管道直徑為4.2mm的,其標(biāo)稱(chēng)深度為10mm。分析管道缺陷,技術(shù)人員需要考慮到超聲波發(fā)射不同位置,進(jìn)行采樣數(shù)量的確定。對(duì)變換后小波系數(shù)進(jìn)行取模,通過(guò)免疫遺傳算法求出最佳的閾值T。在分析活動(dòng)中,技術(shù)人員應(yīng)該根據(jù)閾值T篩選出邊緣與噪聲。圖像每列信息滿足最終條件,確保圖像行與列都是局部極大值。技術(shù)人員應(yīng)該對(duì)圖像的邊緣點(diǎn)和非邊緣點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與整理,得到比較清晰的邊緣圖像。傳統(tǒng)的小波算法誤檢率為4%左右,漏檢率為16%,其信噪比值PSNR為25.43.我們采用相似性距離的算法,采用免疫遺傳小波算法,進(jìn)行管道缺陷的分析,其誤檢率控制在小于1%的水平,其漏檢率小于12%,信噪比結(jié)果大于28.84。采用小波分析法,技術(shù)人員可以根據(jù)界面波回波最高峰位置的不同,進(jìn)行界面波的雙程采樣數(shù)誤差標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算。

三、管道檢測(cè)中雙程采樣數(shù)誤差分析

在小波分析法中,采用雙程采樣數(shù)誤差取絕對(duì)值平均數(shù)的計(jì)算方法,準(zhǔn)確求出單水程誤差平均值。其中,Sym5小波8層分解后D5層界面波最高峰位置為1264,Sym5小波8層分解后D5層界面波的誤差雙層采樣數(shù)不低于118.52885。Sym5小波12層分解后D5層界面波最高峰位置為1178,Sym5小波12層分解后D5層界面波的誤差雙層采樣數(shù)不少于32.528848。

此時(shí)的界面回波最高峰位置為1265,界面波的計(jì)算位置為1145.471152。我們計(jì)算此時(shí)的界面波雙程采樣數(shù)誤差為-119.5288479。Sym5小波8層分解后D5層界面波最高峰位置為1297,Sym5小波8層分解后D5層界面波的誤差雙層采樣數(shù)不低于-46.30388。Sym5小波12層分解后D5層界面波最高峰位置為1290,Sym5小波12層分解后D5層界面波的誤差雙層采樣數(shù)不少于-53.30388。此時(shí)的界面回波最高峰位置為1290,界面波的計(jì)算位置為1343.30388。我們計(jì)算此時(shí)的界面波雙程采樣數(shù)誤差為53.30387973。Sym5小波8層分解后D5層界面波最高峰位置為1376,Sym5小波8層分解后D5層界面波的誤差雙層采樣數(shù)不低于28.498086。Sym5小波12層分解后D5層界面波最高峰位置為1377,Sym5小波12層分解后D5層界面波的誤差雙層采樣數(shù)不少于-3.501914。此時(shí)的界面回波最高峰位置為1376,界面波的計(jì)算位置為1348.501914。我們計(jì)算此時(shí)的界面波雙程采樣數(shù)誤差為-27.49808572。在具體的探傷缺陷檢測(cè)活動(dòng)中,技術(shù)人員要盡可能地模擬現(xiàn)場(chǎng)制作樣本的缺陷,通過(guò)對(duì)制作的缺陷進(jìn)行測(cè)量,獲得更加準(zhǔn)確的樣本數(shù)據(jù)。

結(jié)語(yǔ)

在管道檢測(cè)中,使用小波分析技術(shù),能夠顯著提升管道缺陷檢測(cè)的精準(zhǔn)度。影響管道缺陷檢測(cè)精度的主要原因?yàn)槭止げ僮髡`差和常規(guī)值選取不合理。在管道缺陷檢測(cè)中,部分操作需要由手工替代超聲波機(jī)器,難免會(huì)出現(xiàn)誤差。除此之外,聲速檢測(cè)管道缺陷的方法采用常規(guī)值,而不是工件的實(shí)際測(cè)量值,因此,管道缺陷檢測(cè)中可能會(huì)出現(xiàn)一些誤差。對(duì)于常規(guī)的管道探傷,將誤差控制在±0.50的標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi),其檢測(cè)精度已經(jīng)能夠滿足管道缺陷檢測(cè)的需要。小波去噪可以較好地保存信號(hào)中的尖峰和突變部分,有效地區(qū)分信號(hào)的圖表和噪聲,信噪比明顯提高,以利于特征檢測(cè)設(shè)備物理性能的實(shí)現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]夏海波,張來(lái)斌,王朝暉,等.小波分析在管道泄漏信號(hào)識(shí)別中的應(yīng)用[J].石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2003,27(2):78-80,86.

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