管道缺陷漏磁检测大容量高保真数据压缩研究

管道检测是石油天然气工业的一个重要课题.在管道缺陷检测中,利用缺陷的漏磁通从而设计有效的漏磁检测装置来检测缺陷是目前研究的热点,而如何对漏磁检测数据进行大容量高保真数据压缩是其中的一个关键问题.本文在分析漏磁检测原理和漏磁检测数据特征的基础上,根据对重要数据采用无损压缩、对非重要数据采用有损压缩的原则,通过数据的差分和动态范围阈值判断数据块的检测重要性,结合Huffman算法以及小波有损压缩的优点,设计了大容量高保真管道漏磁检测数据压缩算法,并利用FPGA设计了相关的数据采集压缩电路来验证和实现该算法.实验表明该算法具有较高的压缩比并能很好的再现管道检测原始数据.     

基于ACO-LS-SVM的漏磁信号二维轮廓重构

漏磁检测技术被广泛应用于铁磁材料的无损评估中,由漏磁信号描述缺陷的几何特征一直是漏磁检测的难点.为此提出应用LS-SVM对缺陷轮廓进行重构的新方法,利用蚁群算法优化LS-SVM及核函数的参数,并采用剪枝算法改善LS-SVM的稀疏性.支持向量机输入采用漏磁信号Bx、By分量的特征融合信号,输出是缺陷轮廓数据,建立了由缺陷...     

基于霍尔元件阵列的缺陷漏磁检测技术研究

利用高灵敏度霍尔器件,设计研制了多通道阵列式漏磁检测传感器及信号处理电路.对不同几何参数的铁磁性试件缺陷进行了检测实验研究,该漏磁检测系统可实现地磁场激励和人工弱磁激励下的缺陷信号图像显示.探讨了基于多通道漏磁信号的缺陷表示方法,并利用人工神经网络技术对基于多通道传感器漏磁信号的缺陷反演问题进行了初步研究,表明利用霍尔元件阵列检测装置和人工智能信息处理方法,可以实现多通道漏磁信号与缺陷参数的非线性拟合,进而实现漏磁检测中的缺陷定量化分析.     

金属磁记忆漏磁信号检测钢绞线拉索锈蚀模型和试验

为检测斜拉桥重要承载构件——钢绞线拉索锈蚀状况,引入金属磁记忆技术,结合缺陷漏磁信号检测磁偶极子模型,建立了钢绞线锈蚀缺陷漏磁模型,并开展钢绞线试件锈蚀缺陷漏磁信号有限元数值仿真模拟和试验验证.通过理论研究、仿真分析和试验验证,剖析了钢绞线锈蚀缺陷漏磁信号分布变化特征,构建了漏磁信号检测钢绞线锈蚀的判别准则.研究结果表...     

油气管道缺陷漏磁检测试验

在油气管道检测中,缺陷的定量分析一直是个难题.通过试验研制了管道漏磁腐蚀检测器,在钢管(273mm,壁厚为14.3mm)上设计了系列缺陷,并采集了缺陷漏磁的相关信号.研究了管道缺陷漏磁信号的分布规律和缺陷的几何尺寸大小之间的关系,结果表明,缺陷漏磁场检测信号的两波谷间距、检测到信号的传感器数和信号峰谷值分别是缺陷长度、宽度和深度量化分析的重要特征量,并由此得出缺陷长、宽、高的计算方法.通过该方法对缺陷的漏磁信号进行量化分析,表明缺陷长度、宽度和深度的平均绝对误差分别为2.4mm、8.3mm和0.8mm.     

基于脉冲漏磁检测原理的缺陷分类识别技术

脉冲漏磁检测是一种快速发展的无损检测方法,而相应的缺陷分类识别是缺陷检测与评估中的关键步骤之一.在介绍脉冲漏磁检测原理的基础上,设计了新型传感器,对不同类型缺陷的标准试件进行了测试;通过对缺陷瞬态差分信号的时、频域特性进行分析,提取了峰值、过零时间以及频谱中一特定频率点的幅值作为特征量对缺陷进行分类识别.实验结果表明该方法可对10 mm钢板表面以及下表面缺陷进行有效的分类识别.     

储罐直径对罐壁腐蚀缺陷的漏磁场信号影响分析

受腐蚀因素影响,储罐易发生腐蚀泄漏,储罐罐壁腐蚀一直是无损检测的难点,本文开展罐壁腐蚀缺陷漏磁检测技术研究。在轴向磁化方式下,对储罐壁板缺陷进行漏磁检测时,受壁板直径影响,同一缺陷处不同检测通道的漏磁信号不同,分析各通道漏磁信号与储罐直径的关系,得出直径与各通道漏磁信号峰值的数学模型;在此基础上对各通道漏磁信号进行预处理,建立修正系数,以消除不同通道之间的漏磁信号差异,实现各通道信号均匀化。     

海底管线缺陷内检测技术与装备工程化研究技术总结

漏磁检测是在管道内检测中应用最广泛的一种无损检测技术,检测数据量化与分析是气难点。在技术方面针对课题重点研究的关键技术开展了一系列研究,提出了油气管道漏磁检测数据的分类和量化方法,并基于此研发出一套漏磁检测数据分析软件。漏磁检测中缺陷量化困难的原因在于缺陷的形态对漏磁场的形态有复杂的非线性的影响,继而影响对漏磁信号的定量解释,因此,根据缺陷的开口形状将缺陷进行分类,对于实现将其准确量化是十分必要的。再者,由于实际检测条件的限制,往往只能通过空间离散的漏磁感应强度信号的一维分量推算缺陷的三维形态,这本身不适合使用精确的数学或者统计模型加以描述。使用神经网络对缺陷进行量化,是漏磁检测缺陷量化领域近20年来的一个研究热点。根据课题研究内容以及检测器设计指标,提出了一种基于改进径向基函数网络的量化算法,它以缺陷漏磁场信号的特征量为输入,输出向量为缺陷的三维外形参数。径向基函数网络是一种局部最佳逼近网络,但漏磁检测中漏磁感应强度信号与缺陷外形之间强烈的非线性关系,往往更要求所选用的网络能够识别两者间的内在联系,并使得面对新的数据时仍有合理的量化结果。为此,对径向基函数网络做出基于泛化能力优化的改进,提出新的评价函数,并采用能够迅速适应新样本的在线学习算法,实验验证表明,的确能大幅提高网络的泛化能力。在实际工程检测管道中,多缺陷聚集会明显影响漏磁场的形态,轴向槽缺陷漏磁场与两个坑状缺陷信号波形极为相似,缓变缺陷漏磁场信号变化趋势较小,这对定量漏磁检测的实用化是不容忽视的问题。讨论了不同类型缺陷漏磁场形态和强度的影响,并测试了量化神经网络对缺陷间隔变化的适应能力。研究以分类和量化算法为核心,研发一套漏磁检测数据分析系统。该系统配合内检测器已项目中投入测试,对牵拉实验数据分析的结果验证了所提出算法的确具有优秀的量化性能。     

管道缺陷定量识别技术的研究

对管道漏磁在线检测仪的总体设计和各部分的工作过程进行了简要介绍，对硬件设计进行分析，采用工程数据库技术对检测数据管理，采用滤波和数字平滑方法消除干扰影响的方法，选取了缺陷漏磁场特征量，并提出了缺陷外形参数的评价方法，利用非线函数插值方法对漏磁信号补偿和凹坑缺陷轮廓的局部逼近，使缺陷检测达到定量化，整套方案实验 证有效，可行。     

管道漏磁检测中缺陷分割技术的研究

缺陷识别是管道漏磁检测中的主要难题之一.将漏磁检测信号进行预处理后,重构漏磁场的图像,使用最大类间方差法分割出缺陷,再经膨胀等运算得到完整的缺陷图像.     

基于ISODATA算法的漏磁信号到缺陷轮廓的网络映射

由于漏磁信号与缺陷轮廓的非线性关系，由管道漏磁信号描述管道缺陷的几何特征一直是管道漏磁检测的难点．本采用小波基函数神经网络的方法，建立了由管道缺陷的漏磁信号到缺陷截面轮廓图的网络映射．算法中应用迭代自组织数据分析(ISODATA)动态聚类的算法使得基函数中心的选取更加合理，经过多层分辨率的训练．网络输出表明，该网络可以较准确反映出缺陷的几何特征，为管道缺陷的特征提取提供一种可行的方法。     

Wavelet domain adaptive filtering algorithm for removing the seamless pipe noise contained in the magnetic flux leakage data

With the widespread application and fast development of gas and oil pipeline network in China, the pipeline inspection technology has been used more extensively. The magnetic flux leakage （MFL） method has established itself as the most widely used in-line inspection technique for the evaluation of gas and oil pipelines. The MFL data obtained from seamless pipeline inspection is usually contaminated by the seamless pipe noise （SPN）. SPN can in some cases completely mask MFL signals from certain type of defects, and therefore considerably reduces the detectability of the defect signals. In this paper, a new de-noising algorithm called wavelet domain adaptive filtering is proposed for removing the SPN contained in the MFL data. The new algorithm results from combining the wavelet transform with the adaptive filtering technique. Results from application of the proposed algorithm to the MFL data from field tests show that the proposed algorithm has good performance and considerably improves the detectability of the defect signals in the MFL data.     

Coefficients de-noising with wavelet transform for magnetic flux leakage data obtained from oil pipeline

This paper considers the problem of noise cancellation for the magnetic flux leakage （MFL） data obtained from the inspection of oil pipelines. MFL data is contaminated by various sources of noise, and the noise can considerably reduce the detectability of flaw signals in MFL data. This paper presents a new denoising approach for removing the system noise contained in the MFL data by using the coefficients denoising with wavelet transform. Experimental results are presented to demonstrate the advantages of this de-noising approach over the conventional wavelet de-noising method.     

基于多节点样条理论的漏磁数据去冗余压缩算法

为解决管道漏磁缺陷检测中采样数据的去冗余压缩问题,在利用小波去噪的基础上,根据多节点样条理论具有插值过程无需解方程组、逼近误差小、基函数有界支集的性质,通过构造一个对称的、局部支集的、拉格朗日型基函数,从而设计出一种能快速、高效地逼近原检测数据的去冗余压缩新算法,以提高管道漏磁在线检测数据压缩的实时性．用实验室检测到的漏磁数据对该算法进行了验证．结果表明,该算法具有很好的实时性及较高的数据压缩率．     

基于LS-SVM的管道二维漏磁缺陷重构

针对铁磁材料的无损评估中,漏磁信号描述缺陷的几何特征难点,提出了应用支持向量机对二维缺陷重构的新方法,支持向量机输入是漏磁信号,输出是缺陷轮廓数据,建立了由缺陷的漏磁信号到缺陷二维轮廓的映射关系。网络学习采用最小二乘算法,训练样本由实验数据与仿真数据组成,测试样本为人工裂纹缺陷。该方法实现了人工裂纹缺陷的二维轮廓的重构,并与径向基神经网络重构结果进行了比较。试验结果表明,该方法具有速度快、精度高和很好的泛化能力,为漏磁检测定量化提供了一种可行的方法。     

Recognition algorithm of seabed pipeline defect inspection based on dynamic WBF neural networks

This paper describes a magnetic flux leak (MFL) model of pipeline defect inspection, and presents a recognition algorithm based on dynmnic wavelet basis function (WBF) neural network. The dynamic network utilizes multiscale and multireselution orthogonal wavelet, through signals backwards propagation:,has more significant advantages than BP or other neural networks used in MFL inspection. It also can control the accuracy of the predicted defect profiles, high-speed convergence possessing and well approaching feature. The perfonnance applying the algorithm based on the network to predict defect profile from experimental MFL signals is presented.     

应用时变小波包零树编码实现心电数据的高效压缩

为减少传统小波零树编码算法中孤立零的出现,以确保编码压缩后信号的熵减,提出了时变小波包零树编码算法,构建了最优小波包基下低冗余映射关系,同时考虑到心电信号自身的时域相关性,将时频域结合考虑,进一步降低了信息熵,最终明显改善了压缩效果.实验结果表明,该方法保留了小波零树编码可以实现累进传输编码的优点,并且取得了更好的压缩性能.     

储罐罐壁缺陷的低速漏磁检测研究

针对储罐罐壁缺陷的漏磁检测,做出速度效应分析,研究了不同速度时,以及低速时各缺陷的漏磁检测效果。通过速度效应的理论分析,再利用有限元仿真软件分析磁滞后效应与涡流效应,发现缺陷的低速检测结果是可以通过软件模拟的;同时可忽略涡流效应。模拟分析了不同缺陷的低速漏磁检测结果,并得到了很好的结果曲线。最后通过实验证明:4 m/min的速度具有很好的漏磁检测效果。     

用于管道漏磁数据的小波域自适应及小波系数去噪算法

基于漏磁检测是油气管道在线检测中应用最广泛的无损检测技术,提出了一种去除漏磁数据中无缝管道噪声(SPN)和系统噪声的新算法.首先利用将小波变换和自适应滤波技术相结合而提出的新型小波域自适应滤波方法去除漏磁数据中的SPN,然后再利用小波系数去噪方法去除小波域自适应SPN消除系统输出漏磁数据中的系统噪声.实测漏磁数据所得结果表明,该算法具有良好的去噪效果,极大地提高了漏磁数据中缺陷信号的可检测性.