[发明专利]压力管道焊缝金属磁记忆信号自适应处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及管道信号处理方法领域，具体是一种压力管道焊缝金属磁记忆信号自 适应处理方法。

背景技术

传统的数字滤波器具有线性时不变的特点，因在滤波之前选择滤波频率，所以在 对信号有用信息与无用信息频率不重叠时，才会有较好的滤波效果，当信号频带与噪声信 号频带出现全部重叠或者部分重叠时，就会使得部分噪声无法滤除，或者滤除信号有用的 噪声，而且，在滤波器工作过程中信号频率经常是未知的，就会导致无法固定频率。对于压 力管道焊接检验现场环境复杂，噪声和干扰因素的不可预见性，常用FIR和IIR两种具有固 定滤波系数数字滤波器不能够将很好的将噪声滤除。小波变换虽然可以很好地滤除噪声， 但小波对于局部信号处理效果更好，对整体信号处理能力相对较差。针对以上两种情况可 以通过一种智能化的滤波器来解决，这就是自适应滤波器，自适应滤波器的特点就是不需 要用户干涉就会根据信号实际情况改善滤波器的性能。而基于卡尔曼滤波器的自适应数字 信号处理方法可以自动调节滤波器参数，以适应信号和噪声未知或者随时间变化的统计特 性，从而实现最优化滤波。

金属磁记忆方法基于地磁场环境中铁磁性管道受工作载荷作用出现磁畴组织定 向和不可逆取向现象，通过检测应力集中或变形区形成的漏磁场变化即可进行缺陷的预报 和检测，故检测信号微弱，易受干扰，加之检验现场环境复杂，噪声和干扰因素的不可预见 性，这就使得金属磁记忆信号处理变得十分困难。

而基于卡尔曼滤波器的自适应数字信号处理方法就是不需要人工调节滤波器系 数，根据信号实际情况改善滤波器的性能，达到最优化滤波，保留微弱的漏磁场信号，而滤 除无用干扰信号。

发明内容

本发明的目的是提供一种压力管道焊缝金属磁记忆信号自适应处理方法，以解决 现有技术存在的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

压力管道焊缝金属磁记忆信号自适应处理方法，其特征在于：滤波结构模块使用 输入信号的测量值产生滤波器的输出，若输出与输入的测量值成线性组合的关系，则可认 定滤波器为线性，否则为非线性；设定滤波器的结构，并且可以通过自适应算法来调节参 数；设计出来的滤波器的输出和期望响应由COP模块处理，并参照需要的标准来评估其质 量；滤波器的参数可通过自适应算法使用性能标准的数值或者它的函数、输入测量值和期 望响应来确定；与自适应滤波器相关的一个或多个输入信号和一个期望响应信号，这个响 应对滤波器来说得到与否未知，则称这些相关的信号为自适应滤波器信号的工作环境 (SOE)；设计自适应滤波器，需要关于其工作环境的大量信息，这些信息对设计者选择自适 应滤波器的结构、性能标准和设计自适应算法是必须的。

磁记忆输入信号模型如下式：

y(n)＝A(n-1)y(n-1)+B(n)η(n)公式(1-1)

y(n)＝k×1是在n时刻信号的状态矢量。

A(n-1)＝k×k矩阵，在缺少强制函数的情况下使y(n-1)和y(n)联系起来。

η(n)＝k×1是协方差矩阵R_η(n)的零均值白噪声序列。

B(n)＝k×k输入矩阵。公式(1-2)

矩阵A(n-1)被称为状态转换矩阵，η(n)被称为模型误差矢量。

利用线性关系来表示测量模型：

x(n)＝H(n)y(n)+v(n)公式(1-3)

其中：

x(n)＝m×1为在n时刻信号的状态矢量。

H(n)＝m×k为输出矩阵，它表示y(n)和x(n)的理想线性关系。

v(n)＝k×1为观测误差，是协方差矩阵R_v(n)的零均值白噪声序列。

假定下面的统计特性：

E{y(n)v^H(l)}＝0n，l取任意值公式(1-4)

E{η(n)v^H(l)}＝0n，l取任意值公式(1-5)

E{η(n)y^H(-1)}＝0n，取任意值公式(1-6)

E{y(-1)}＝0公式(1-7)

E{y(-1)y^H(-1)}＝R_y(-1)公式(1-8)