激光超声管道检测系统关键技术研究

发布时间：2017-06-21 07:00

  本文关键词：激光超声管道检测系统关键技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：管道是天然气的主要输送形式,管道随服役年限增加将出现管体腐蚀,造成壁厚减薄和裂纹引起燃气泄漏,必须对燃气管道系统进行定期检测。激光超声技术是一种具有很高空间分辨率的新型无损检测技术,在检测燃气管道微裂纹方面具有很大潜力,但是激光超声信号存在信噪比低、低频干扰复杂等缺点。本文研究了激光超声技术在管道缺陷检测方面存在的关键问题,做了以下几方面工作:(1)针对激光超声信号信噪比很低的问题,在推导时域平均法和小波去噪算法的基础上,分析不同时域平均次数对降噪效果的影响,仿真分析不同小波参数对去噪的影响,对比小波仿真去噪分析结果和实验结果,分析时域平均法降噪和小波去噪各自的优缺点,最后采取将两种方法组合的方式对信号进行去噪。(2)针对含有低频趋势干扰的激光超声信号,提出了小波分析和快速微分两种处理方法,推导了小波分析和微分法提取信号中突变点原理,并设计了一种捕捉突变点微分算法。对比分析小波法特征提取和微分法特征提取的优缺点,选出更适合激光超声信号突变点提取的算法。(3)搭建激光超声管道检测系统,开发基于Labview的激光超声管道检测系统软件,采用模块化设计思路,通过各个子模块完成数据采集、运动控制以及数据处理,数据处理模块具有降噪、滤波、微分特征提取等功能,能够满足激光超声信号的处理各种需求。(4)利用激光超声管道检测系统对管道的外表面裂纹和内表面裂纹做了检测实验,结果表明该系统能可靠地检测出人工裂纹缺陷,此外管道厚度检测实验证明该系统能检测出管道壁厚的微小变化。
【关键词】：激光超声 信号去噪 特征提取 Labview 管道裂纹
【学位授予单位】：北京石油化工学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE973.6;TN249;TB559
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 第一章 绪论13-25
• 1.1 课题背景与研究意义13-14
• 1.2 国内外研究现状14-21
• 1.2.1 国外研究现状14-19
• 1.2.2 国内研究现状19-21
• 1.3 激光超声原理21-23
• 1.3.1 激光激发超声波原理21-22
• 1.3.2 光学法检测超声波22-23
• 1.4 论文主要研究内容23-25
• 第二章 激光超声信号的去噪研究25-45
• 2.1 噪声成分析及降噪方法25-26
• 2.1.1 激光超声信号噪声成分析25-26
• 2.1.2 激光超声信号降噪方法介绍26
• 2.2 硬件去噪26-27
• 2.3 时域平均法降噪27-33
• 2.3.1 时域平均算法27-29
• 2.3.2 时域平均法实验研究29-33
• 2.4 小波去噪33-44
• 2.4.1 小波去噪原理34
• 2.4.2 小波降噪仿真分析34-40
• 2.4.3 小波降噪实验分析40-44
• 2.5 本章总结44-45
• 第三章 激光超声缺陷信号分析及特征提取45-57
• 3.1 信号特征提取理论45-48
• 3.1.1 小波特征提取理论45-46
• 3.1.2 微分算法特征提取理论46-48
• 3.2 信号特征提取试验48-55
• 3.2.1 信号采集48-49
• 3.2.2 数据分析49-52
• 3.2.3 小波特征提取52-53
• 3.2.4 微分法特征提取53-55
• 3.3 本章总结55-57
• 第四章 激光超声管道检测系统总体设计57-75
• 4.1 激光超声管道检测系统构成57
• 4.2 激光超声管道检测系统的硬件部分57-61
• 4.2.1 脉冲激光成套设备58
• 4.2.2 双波混合干涉仪58-60
• 4.2.3 高速数字化仪60
• 4.2.4 机械扫描机构60-61
• 4.3 激光超声管道检测系统的软件部分61-74
• 4.3.1 Labview开发环境61-62
• 4.3.2 系统软件总体设计62-63
• 4.3.3 数据采集模块63-67
• 4.3.4 运动控制模块67-69
• 4.3.5 数据分析模块69-74
• 4.4 本章总结74-75
• 第五章 激光超声管道检测系统实验研究75-89
• 5.1 实验试件75
• 5.2 外表面周向裂纹检测75-80
• 5.2.1 反射法周向扫描75-77
• 5.2.2 透射法周向扫描77-78
• 5.2.3 轴向扫描78-79
• 5.2.4 三种扫描方案成像对比79-80
• 5.3 内表面周向裂纹检测80-83
• 5.3.1 反射法周向扫描80-81
• 5.3.2 透射法周向扫描81-82
• 5.3.3 轴向扫描82-83
• 5.4 内表面轴向裂纹检测83-85
• 5.4.1 周向扫描83-84
• 5.4.2 轴向扫描84-85
• 5.5 管道厚度检测85-87
• 5.5.1 厚度检测原理85-86
• 5.5.2 厚度检测实验86-87
• 5.6 本章总结87-89
• 第六章 结论与展望89-91
• 6.1 结论89
• 6.2 展望89-91
• 参考文献91-95
• 致谢95-97
• 研究成果及发表的学术论文97-99
• 作者及导师简介99

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