發(fā)布時間：2020-04-13 21:08

【摘要】：鋼管的應(yīng)用廣泛,對其進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量檢測具有十分重要的意義。在工程應(yīng)用中,鋼管的粗糙表面產(chǎn)生的相干噪聲,會導(dǎo)致誤判;鋼管振動引起的超聲探頭偏心,會導(dǎo)致測厚誤差增大;近表面的檢測盲區(qū),會產(chǎn)生漏檢。為此,本文從聲學(xué)信號的后處理出發(fā),系統(tǒng)深入研究了鋼管水浸超聲檢測信號的降噪、飛行時間的高精度計算、近表面分層信號提取方法。首先提出了基于復(fù)解析信號奇異值分解的空間域相關(guān)濾波的相干噪聲抑制方法。該方法基于相干噪聲與目標(biāo)信號在空間域上特征分量間的差異進(jìn)行噪聲抑制,是對實數(shù)域相空間重構(gòu)的奇異值分解算法的改進(jìn)。針對已有算法的有效奇異值的范圍難以確定的問題,提出了復(fù)解析信號進(jìn)行相空間重構(gòu)的方法,其有效奇異值數(shù)目減少,降低了在確定有效奇異值時的隨機性,有效識別強噪聲背景中的目標(biāo)信號。為了提高動態(tài)測厚的精度和穩(wěn)定性,提出了基于分幀F(xiàn)ourier-小波域解卷積算法,抑制了探頭偏心導(dǎo)致的旁瓣增大。通過聲學(xué)的反射和折射定律,研究了探頭偏心時超聲波在水耦合層及鋼管中的聲波路徑、分析了誤差成因。針對現(xiàn)有的Wiener濾波的局部時頻分析能力差、受噪聲影響大的不足,提出了超聲A掃信號的分幀處理方法,并通過Fourier和小波域兩個變換域的系數(shù)收縮,抑制了旁瓣,提高了測厚精度。為了減小近表面盲區(qū),提出了一種基于相位譜的譜外推方法。針對鋼管界面和分層產(chǎn)生的回波混疊,研究了分層檢測盲區(qū)與超聲A掃信號時域分辨率之間的關(guān)系。針對現(xiàn)有譜外推方法受噪聲影響大的問題,采用中心頻帶內(nèi)的相位譜進(jìn)行AR建模,對低頻和高頻的頻譜進(jìn)行外推。為了適應(yīng)不同的噪聲水平,采用Kalman濾波方法進(jìn)行自適應(yīng)濾波,有效減小了近表面區(qū)域的盲區(qū)范圍。在鋼管超聲測厚的工程實踐中,發(fā)明了一種用于動態(tài)測厚的跟蹤閘門算法,解決了探頭提離變化引起測厚誤差增大的問題。綜合上述多種算法以及相關(guān)工藝要求,開發(fā)了鋼管水浸超聲檢測軟件,并在多套鋼管檢測設(shè)備中得到應(yīng)用。
【圖文】：

表面粗糙度產(chǎn)生的相干噪聲抑制及回波定位方法水浸超聲無損檢測理論和實踐的發(fā)展，對探傷精度的要求不斷提高。超聲檢測工況的復(fù)雜性使得超聲信號的信噪比低，增大了提取缺陷信號造成漏檢或誤判，限制了探傷精度的提升。的表面粗糙度直接影響檢測信號的信噪比。如圖 2.1 所示為不同表面粗面粗糙度引起超聲波的散射，散射波在超聲探頭中產(chǎn)生的信號表現(xiàn)為式，與缺陷反射回波具有一定的相關(guān)性，當(dāng)散射與缺陷回波信號疊加時波信號就變得難以識別，，甚至被噪聲完全淹沒。因此，分析研究水浸超回波信號及其背景噪聲的時頻特征，并根據(jù)兩者的時頻特征差異探究相反射回波的分離、識別方法從而避免缺陷的漏檢，對提高鋼管水浸超聲靠性具有十分重要的意義。

華 中 科 技 大 學(xué) 博 士 學(xué) 位 論 文上述分析結(jié)論中，雖然探頭偏心時鋼管中聲波路徑仍然較高精度地滿足壁厚的兩倍關(guān)系，但返回探頭的聲波減弱，回波波形畸變，不可避免地影響飛行時間的提取算法，從而影響測厚精度。3.2.1 有限元仿真分析探頭偏心的影響下面通過 COMSOL 有限元仿真，研究探頭偏心對聲波路徑和超聲測厚精度的影響。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP274.53;TG115.285

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本文編號：2626446