基于超声导波数据压缩的管道远程检测系统研究
发布时间：2020-12-13 14:38
管道凭借其特有的优势,在长距离输送石油或天然气等过程中发挥着举足轻重的作用。但长时间的运行会使管道发生老化,腐蚀等问题,导致管壁变薄,进而断裂或者穿孔,而管道泄露事故频繁发生会造成重大经济损失以及环境污染。超声导波是近年来新兴的无损检测技术,它通过在管道某一位置激励并接收超声导波实现管道的快速全局检测。以远程检测方式实现对管道的监测和故障诊断是目前日益增长的应用需求及自动化发展方向,但在实际工业现场对管道进行检测时,由于管道网络庞大,而导波检测装置通常有多个探头并会产生巨大数据量,因此在远程检测时需考虑并解决管道超声信号的压缩问题。本文针对以上问题研究了基于超声导波的管道远程检测相关问题。首先,设计了用于远程管道导波检测的系统方案,搭建了管道导波检测的实验系统,其中主要涉及导波换能器的设计优化及各设备的配置调试,此系统可有效激励接收多模态的管道导波信号。在此基础上,进一步根据远程检测需求设计搭建了基于ARM的嵌入式检测平台,以实现管道导波数据的采集、处理及GPRS无线网络远程传送。其次,分析了管道超声导波信号的特点和数学模型,在研究数据压缩相关原理并对比多种压缩算法的基础上设计了基于小...
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
本文主要研究内容Fig.1-1Theresearchcontentofthisthesis全文主要章节内容安排如下：
、轴对称扭转超声导波以及非轴对称弯曲的超声导波。传播介质是一个分布均匀的固体介质，此波导的上下表面看成是两个无一般认为上下表面之外的接触介质是空气或者是真空，这就是学者研质中的弹性波的传播理论，称为理想大板状波导模型，工业管道类圆柱型中非常典型的一种。导波以某一不变的速度在薄板、圆柱体或棒等典在波导边界和空气界面之间发生反射，反射波的特性取决于波导本身性模量、泊松比等，且与波动无关。声波在同一个非无限大波导介质中传播时，因波导介质均匀弹性参数为回来的超声波会继续在波导边界与真空的界面间不断地发生反射，波质加复杂的相互共振叠加，直到波的传播方向与波导介质边界平行时，即行的向前传播，此时就会形成了超声波中一种非常特殊的波——超声导波的产生需要超声波在某些特定的波导中进行传播。而且这类波导都就是存在两个或者是两个以上的特征界面，这些特征界面导致了一个或尺寸的引入，例如直径、厚度和壁厚等，板中超声导波的产生示意图
2 基础理论介绍转模态为对称模态，弯曲模态为非对称模态。管壁较薄而半径较大时，轴对称模态中 n=0，则只有 L(0,m)模态和 T(0,m)模道中常见的轴对称模态。此外，导波在圆形管线中传播至端面或缺陷截面时面积的变化发生导波的模态转化从而出现多种模态，称之为超声导波多模纵向模态 L(0,m)模态是所有模态中速度最快的，易于激发，在管道检测时接收端，因而可以更好地与其他模态进行区分。轴对称扭转模态传播速度始具有非分散性。而非轴对称弯曲 F 模态频散现象严重，不易激发，一般不行检测。
【参考文献】：
期刊论文
[1]空心圆管中导波频散特性与检测频率选择[J]. 马书义,武湛君,刘科海,王奕首. 机械工程学报. 2014(20)
[2]核电现场超声无损检测数据压缩[J]. 尹云,刘波峰,徐勇,肖湘,林卉,李伟. 计算机系统应用. 2011(04)
[3]应用于嵌入式平台分块数据压缩的实现[J]. 熊渊琳,潘永华. 信息安全与技术. 2010(10)
[4]LZW无损压缩算法的研究与改进[J]. 许霞,马光思,鱼涛. 计算机技术与发展. 2009(04)
[5]Riesz multiwavelet bases generated by vector refinement equation[J]. LI Song1 & LIU ZhiSong2 1 Department of Mathematics, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China 2 School of Mathematics, Physics & Information Science, Zhejiang Ocean University, Zhoushan 316004, China. Science in China(Series A:Mathematics). 2009(03)
[6]超声导波管道检测中导波模态及频率的选择[J]. 李一博,靳世久,孙立瑛,宋志东,张元凯. 天津大学学报. 2006(S1)
[7]LZW~*:一个改进的LZW数据压缩算法[J]. 张凤林,刘思峰. 小型微型计算机系统. 2006(10)
[8]LZW压缩算法的改进及其参数优化分析[J]. 王泉,齐春,罗新民,梁嵩. 重庆邮电学院学报(自然科学版). 2005(03)
[9]管道导波检测中传感器数量和频率特性研究[J]. 何存富,刘增华,郑璟瑜,吴斌,王秀彦. 北京工业大学学报. 2004(04)
[10]采用PZT传感器激励和接收超声导波[J]. 吴斌,郑璟瑜,何存富,王智. 北京工业大学学报. 2003(01)
硕士论文
[1]基于超声导波技术的充液管道损伤检测实验研究[D]. 齐向上.暨南大学 2012
[2]管道超声导波检测系统构建及信号处理方法研究[D]. 田凤彬.河北科技大学 2012
[3]GPRS核心网结构和信令优化方法的研究与实现[D]. 彭文英.湖南大学 2011
[4]基于超声导波技术的管道损伤检测实验研究[D]. 刘锋.暨南大学 2010
[5]数据压缩技术的研究[D]. 夏萍.中北大学 2010
[6]超声导波在管中的频散特性及实验研究[D]. 顾军.大连理工大学 2009
[7]超声导波技术及其在管道无损检测中的应用研究[D]. 王智.北京工业大学 2002
本文编号：2914703
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
本文主要研究内容Fig.1-1Theresearchcontentofthisthesis全文主要章节内容安排如下：
、轴对称扭转超声导波以及非轴对称弯曲的超声导波。传播介质是一个分布均匀的固体介质，此波导的上下表面看成是两个无一般认为上下表面之外的接触介质是空气或者是真空，这就是学者研质中的弹性波的传播理论，称为理想大板状波导模型，工业管道类圆柱型中非常典型的一种。导波以某一不变的速度在薄板、圆柱体或棒等典在波导边界和空气界面之间发生反射，反射波的特性取决于波导本身性模量、泊松比等，且与波动无关。声波在同一个非无限大波导介质中传播时，因波导介质均匀弹性参数为回来的超声波会继续在波导边界与真空的界面间不断地发生反射，波质加复杂的相互共振叠加，直到波的传播方向与波导介质边界平行时，即行的向前传播，此时就会形成了超声波中一种非常特殊的波——超声导波的产生需要超声波在某些特定的波导中进行传播。而且这类波导都就是存在两个或者是两个以上的特征界面，这些特征界面导致了一个或尺寸的引入，例如直径、厚度和壁厚等，板中超声导波的产生示意图
2 基础理论介绍转模态为对称模态，弯曲模态为非对称模态。管壁较薄而半径较大时，轴对称模态中 n=0，则只有 L(0,m)模态和 T(0,m)模道中常见的轴对称模态。此外，导波在圆形管线中传播至端面或缺陷截面时面积的变化发生导波的模态转化从而出现多种模态，称之为超声导波多模纵向模态 L(0,m)模态是所有模态中速度最快的，易于激发，在管道检测时接收端，因而可以更好地与其他模态进行区分。轴对称扭转模态传播速度始具有非分散性。而非轴对称弯曲 F 模态频散现象严重，不易激发，一般不行检测。
【参考文献】：
期刊论文
[1]空心圆管中导波频散特性与检测频率选择[J]. 马书义,武湛君,刘科海,王奕首. 机械工程学报. 2014(20)
[2]核电现场超声无损检测数据压缩[J]. 尹云,刘波峰,徐勇,肖湘,林卉,李伟. 计算机系统应用. 2011(04)
[3]应用于嵌入式平台分块数据压缩的实现[J]. 熊渊琳,潘永华. 信息安全与技术. 2010(10)
[4]LZW无损压缩算法的研究与改进[J]. 许霞,马光思,鱼涛. 计算机技术与发展. 2009(04)
[5]Riesz multiwavelet bases generated by vector refinement equation[J]. LI Song1 & LIU ZhiSong2 1 Department of Mathematics, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China 2 School of Mathematics, Physics & Information Science, Zhejiang Ocean University, Zhoushan 316004, China. Science in China(Series A:Mathematics). 2009(03)
[6]超声导波管道检测中导波模态及频率的选择[J]. 李一博,靳世久,孙立瑛,宋志东,张元凯. 天津大学学报. 2006(S1)
[7]LZW~*:一个改进的LZW数据压缩算法[J]. 张凤林,刘思峰. 小型微型计算机系统. 2006(10)
[8]LZW压缩算法的改进及其参数优化分析[J]. 王泉,齐春,罗新民,梁嵩. 重庆邮电学院学报(自然科学版). 2005(03)
[9]管道导波检测中传感器数量和频率特性研究[J]. 何存富,刘增华,郑璟瑜,吴斌,王秀彦. 北京工业大学学报. 2004(04)
[10]采用PZT传感器激励和接收超声导波[J]. 吴斌,郑璟瑜,何存富,王智. 北京工业大学学报. 2003(01)
硕士论文
[1]基于超声导波技术的充液管道损伤检测实验研究[D]. 齐向上.暨南大学 2012
[2]管道超声导波检测系统构建及信号处理方法研究[D]. 田凤彬.河北科技大学 2012
[3]GPRS核心网结构和信令优化方法的研究与实现[D]. 彭文英.湖南大学 2011
[4]基于超声导波技术的管道损伤检测实验研究[D]. 刘锋.暨南大学 2010
[5]数据压缩技术的研究[D]. 夏萍.中北大学 2010
[6]超声导波在管中的频散特性及实验研究[D]. 顾军.大连理工大学 2009
[7]超声导波技术及其在管道无损检测中的应用研究[D]. 王智.北京工业大学 2002
本文编号：2914703
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