[发明专利]基于小波变换的管道腐蚀检测方法

说明书

本发明提供一种基于小波变换的管道腐蚀检测方法，其包括以下步骤：S1，使用力锤敲击管道，采集加速度传感器信号；S2，选取cmor小波作为母小波，对输入信号x(t)进行连续小波变换和映射，得到x(t)小波变换的时频域表达；S3，对时频域表达执行筛选过滤得到WT_filter(t,f)；S4，计算时间范围内WT_filter(t,f)关于频率与时间的二重积分；S5，设定管道腐蚀程度判断指标y₁和y₂，根据积分值判断管道质量。本发明开创性地提取阈值筛选后，将时频平面内特性范围的积分作为管道质量判别特征，为基于时频域的特征提取算法提供了新思路；而且测试方法简便，避免了人工对照寻找损伤特征的局限性，实现管道腐蚀质量的自动化判别。

技术领域

本发明涉及无损检测技术领域，特别涉及一种基于小波变换的管道腐蚀检测方法。

背景技术

管道运输是现代流体运输的重要方式，其以管道作为运输工具，长距离输送石油、天然气、水、泥浆、煤气、化工气体等气体或液体。管道运输具有运输量大、费用低、安全可靠、占地少、不受天气影响可连续运输等优势，在油气行业等领域得到广泛应用。然而，由于管道运输工作环境较为严酷，外部阴暗湿冷的空气以及内部输送的液体或气体都会使得金属管道容易受到腐蚀损伤，有可能导致管道泄漏事故，造成环境污染、人员财产损失等严重后果。因此，为确保管道的安全运输、防止严重事故的发生，对金属管道进行质量检测并评估其腐蚀程度十分必要。

随着声振检测技术的发展，力锤设备被广泛应用于工程结构的振动分析与质量检测。声振敲击检测通过对试件施加力锤敲击产生振动信号，通过采集振动信号并分析频率、能量、幅值等信息，从而判断待测对象的物理状态。相比于超声检测、声发射检测等其他声学检测技术，声振敲击检测的优点在于易于操作、可随时获取振动信息，因而在一些产品内部缺陷检测领域得到广泛研究与应用。针对本专利涉及的管道腐蚀检测问题，声振敲击检测操作简便、可适应复杂的外场环境，能够实现管道质量的快速检测。

力锤敲击获取的声振信号包含试件的物理状态信息，然而直接从时域分析很难提取出有效的管道质量特征指标。通常，可以将原始时域信号转换至频域或时频域来凸显损伤特征。小波变换(WT,Wavelet Transform)是一种窗口大小固定但形状可变、时域和频域分辨率都可改变的时频局域化分析方法，在低频部分具有较高的频域分辨率和较低的时域分辨率，在高频部分具有较高的时域分辨率和较低的频域分辨率，对于信号具有较好的自适应性。小波变换可以将原始时域信号转换至时频域，利于寻找损伤特征。然而，针对不同的应用场景与对象，提取损伤特征的方式也有所不同。因此，借助于力锤检测手段与小波变换方法，需要设计一种专门针对金属管道腐蚀程度评估的检测方法与特征指标提取手段。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可在复杂外场工作环境下实现金属管道腐蚀程度快速评估的检测方法，能够较为精确地获取待测管道的质量特征，同时很大程度上降低测试流程的复杂程度，能够方便快捷地实现试件的质量检测。

本发明提出了一种基于小波变换的管道腐蚀检测方法，其包括以下步骤：

步骤一：将带有磁座的加速度传感器吸附于待测管道表面，使用力锤敲击管道，使用数据采集板卡读取加速度传感器信号x(t)；

步骤二：选取cmor小波作为母小波，对输入信号x(t)进行连续小波变换和映射，得到x(t)小波变换的时频域表达WT(t,f)；

步骤三：设定阈值，对小波变换WT(t,f)执行筛选过滤得到WT_filter(t,f)，具体操作如下：

其中，λ为筛选过滤阈值；

步骤四：选取时间范围(t₁,t₂)，计算该时间范围内WT_filter(t,f)关于频率与时间的二重积分Y。具体计算方式如下：