管道缺陷超声检测信号的次奈奎斯特采样与重构

发布时间：2017-05-23 19:09

  本文关键词：管道缺陷超声检测信号的次奈奎斯特采样与重构，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：管道运输是油气运输的一种常用方法,具有成本低、运输量大和安全可靠等优点。但随着管道的普及与发展,定期检测和维护在役管道变得越来越重要。管道缺陷超声内检测方法是一种重要的无损检测技术,可实现管道缺陷的在役检测。但目前管道缺陷超声内检测数据量大,很难实现信号的存储与在线处理。本文采用次奈奎斯特采样方法对超声信号进行采样与重构,旨在减少采集数据的情况下重构原信号。论文在描述奈奎斯特采样理论的基础上,详述了周期非均匀采样理论和小波采样理论可突破奈奎斯特采样频率限制的原理。分析了这两种次奈奎斯特采样方法在超声信号采集与重构过程中降低采样数据量的效果,并分别对仿真超声回波信号和实测超声回波信号进行采集与重构实验。通过对比信号的相对重构误差和峰值时延误差等参数,验证了这两种方法在管道缺陷超声回波信号采集中的有效性。实验结果表明,在超声回波信号的采集中,小波压缩采样方法的压缩效果要优于周期非均匀压缩采样。周期非均匀采样方法和小波采样方法虽然可以实现超声信号的次奈奎斯特采样,但压缩效果都不够理想。为了进一步提高采样过程中的压缩比,论文根据压缩采样理论和超声回波信号的特点,通过基于模拟信息转换器(Analog-to-Information Convertor,AIC)的压缩采样原理,对管道缺陷超声信号进行采集与重构,分析了超声信号在AIC构架下的采集和重构效果,提高了压缩采样比。结合已有的调制宽带转换器(Modulated Wideband Converter,MWC)压缩采样理论和超声回波信号的特点,提出了适用于超声回波信号采集的调制单频带多通道转换(Modulated Single-band Multi-channel Converter,MSMC)压缩采样框架,对比了不同压缩比下超声信号的重构效果,验证了噪声环境下超声回波信号的重构性能。针对重构信号中的噪声,采用小波去噪的方法提高信号的重构效果。从文中描述的两种压缩采样方法在超声回波信号的采集与重构过程的实验结果可以看出,相比基于AIC构架的压缩采样方法,该方法可以获得更高的压缩比和更好的重构效果。
【关键词】：超声信号 次奈奎斯特采样 压缩采样 信号重构 AIC MSMC
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE973.6;TN911.7
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 课题背景及意义11-12
• 1.2 管道缺陷检测技术的发展现状12-13
• 1.3 超声信号采样与重构理论的研究现状13-17
• 1.4 本文研究内容及结构安排17-19
• 第二章 管道缺陷超声内检测19-26
• 2.1 超声波的检测特性19
• 2.2 管道缺陷超声内检测的原理19-21
• 2.3 超声检测信号的获取21-25
• 2.3.1 基于脉冲超声信号模型的仿真信号获取21
• 2.3.2 管道缺陷超声内检测的实验平台21-25
• 2.4 小结25-26
• 第三章 管道超声信号的次奈奎斯特采样26-40
• 3.1 奈奎斯特采样的基本理论26-28
• 3.2 周期非均匀采样28-34
• 3.2.1 周期非均匀采样的基本理论28-30
• 3.2.2 仿真超声信号采样的实现与结果分析30-32
• 3.2.3 实测超声信号采样的实现与结果分析32-34
• 3.3 小波采样34-38
• 3.3.1 小波采样的基本理论34-36
• 3.3.2 仿真超声信号小波采样的实现与结果分析36-37
• 3.3.3 实测超声信号小波采样的实现与结果分析37-38
• 3.4 小结38-40
• 第四章 管道超声信号的压缩采样40-65
• 4.1 压缩感知的基本理论40-42
• 4.2 基于AIC超声信号的压缩采样42-53
• 4.2.1 基于AIC压缩采样的原理42-44
• 4.2.2 基于AIC压缩采样的重构44-46
• 4.2.3 基于AIC的超声信号压缩采样的实现46-49
• 4.2.4 超声回波信号的峰值时延误差的检测49-53
• 4.3 基于MSMC管道超声信号压缩采样53-64
• 4.3.1 基于MSMC管道超声信号压缩采样框架53-55
• 4.3.2 基于MSMC的管道超声信号压缩采样过程分析55-57
• 4.3.3 基于MSMC的管道超声信号的重构57-58
• 4.3.4 仿真超声信号的采样与重构分析58-61
• 4.3.5 实测超声回波信号重构后特征参数及性能分析61-64
• 4.4 小结64-65
• 第五章 总结与展望65-67
• 5.1 总结65-66
• 5.2 研究展望66-67
• 参考文献67-71
• 致谢71-72
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及其他科研成果72

【相似文献】

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 盖建新;基于MWC的稀疏宽带信号亚奈奎斯特采样技术研究[D];哈尔滨工业大学;2013年

2 黄深喜;高速奈奎斯特模数转换器频域特性测试方法研究[D];中南大学;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 堵莹;管道缺陷超声检测信号的次奈奎斯特采样与重构[D];江苏大学;2016年

  本文关键词：管道缺陷超声检测信号的次奈奎斯特采样与重构，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：388838