基于神经网络及数据融合的管道缺陷定量识别

分析了管道缺陷的特征参数与漏磁信号的关系，研究显示管道缺陷的深度和长度分别与漏磁信号的幅值和宽度呈近似线性关系。将实际漏磁信号预处理以消除传感器提离值不同带来的影响，然后用已训练好的BP神经网络进行了管道缺陷的定量识别，识别结果的误差〈10％，完全满足实际检测要求。分别用加权平均和自适应加权平均两种方法将轴向和径向漏磁信号进行信号级融合，融合后基于BP神经网络的缺陷定量识别的精度和可靠性得到了明显提高，其中加权平均法更优。     

基于DSP的超声波钢板探伤系统

设计了基于Ti公司TMS320vc5509数字信号处理器的超声波探伤系统，介绍了超声信号的高速采集，USB总线的高速数据传输。根据探伤要求对超声信号进行了实时的采集、处理和显示。为了保证超声信号的实时采集和显示采用了多线程技术。     

管道漏磁图像的卷积核信息熵相似度约束方法

为了提高卷积神经网络中卷积核对管道漏磁图像的特征学习能力,提出一种基于信息熵相似度约束的卷积核优化方法.建立一种信息熵相似度约束规则,通过判定条件对权值相近或相似度过高的卷积核进行优化.搭建实验平台并建立样本数据库进行实验,该方法可优化其特征提取能力,得到具有区分目标和背景语义信息能力的优化卷积核.结果表明,优化卷积核对目标具有较强的特征提取能力,能提高网络分类准确率和工作效率,实验结果与理论分析具有很好的一致性.     

基于偏差估计的漏磁信号缺陷三维轮廓重构算法

漏磁检测是一种广泛应用于在役管道检测中的无损检测技术,有效的缺陷轮廓三维重构方法对于漏磁检测非常重要。提出了一种基于偏差估计的随机森林缺陷三维轮廓重构方法。该方法利用随机森林,以漏磁信号偏差估计重构轮廓偏差,并根据估计信号和实际信号之间的偏差更新缺陷轮廓,最终实现缺陷的三维轮廓重构。试验结果表明:提出的方法具有良好的缺陷轮廓重构精度。     

基于高分辨率谱估计的早期转子断条故障诊断

以快速傅里叶变换(FFT)为基础的电机电流信号特征分析(MCSA)具有频率分辨率低的固有缺陷,从而严重影响了鼠笼电机早期转子断条故障的诊断性能。为解决这一问题,提出基于高分辨率谱估计的早期转子断条故障诊断方法。首先利用Hilbert变换和离散小波变换对单相定子电流信号预处理,然后采用扩展Prony算法对预处理后的信号进行定性/定量分析。运用该方法对不同故障严重程度、不同负载条件下的3 k W电机稳态定子电流信号进行分析,并与FFT分析结果做对比。实验结果表明,即使在短时数据条件下所提方法仍然能够准确诊断出早期转子断条故障,验证了该方法的有效性和优越性。     

基于OPWP算法力磁耦合磁记忆信号特征研究

铁磁材料的塑性变形是严重影响其使用安全的隐患,对其有效检测可以预防破坏事故的发生。磁记忆检测技术可以实现对应力集中引起的材料塑性变形的检测。本文基于密度泛函理论建立铁磁晶体磁记忆检测模型,采用正交化平面波赝势法(OPWP)计算了体心立方晶体结构的铁在塑性变形后力磁耦合磁记忆检测信号的变化特征。结果表明:铁磁材料在塑性变形后晶格结构及能带分布发生改变,仍表现一定的铁磁性但磁性减弱。在受力过程中,晶体内部电子间交换关联作用过程改变,进而导致晶体能带向低能带底移动,轨道电子分布局域性增强,力磁耦合程度减弱。自旋向上和自旋向下的电子态密度分布改变,原子磁矩减小。宏观表现为:磁记忆信号强度下降,磁场变化率与未塑性变形铁相比减小,实验曲线斜率降低,材料整体磁特性减弱。     

孔隙式隔振系统非线性阻尼特性

针对舰载设备隔振系统中双出杆液压孔隙式粘滞阻尼器阻尼力的非线性问题,建立了考虑油液压缩性的隔振系统数学模型,提出了基于AMESIM仿真试验确定隔振系统阻尼力的方法,依据仿真得到的系统压力确定了阻尼力流动指数并验证了流动指数取值的合理性.搭建隔振系统的试验装置,利用通过冲击试验获得的隔振系统位移和加速度响应验证隔振系统数学模型的准确性.结果表明,数学模型仿真和冲击试验结果误差在6%以内,为液压阻尼器非牛顿流体阻尼力的计算提供了有效、快捷的途径.     

管道地理坐标测量中低精度IMU初始对准技术

针对管道地理坐标测量系统低精度惯性测量单元（inertial measurment unit,IMU）初始对准问题,提出一种管道定位的初始对准方法.针对大角度情况进行粗对准,然后在小角度范围内再进行精对准.在精对准过程中,对测量信号采用一阶马尔科夫模型,提取出符合kalman滤波模型的白噪声分量,随后建立13维状态量的kalman状态方程以及观测方程.对于较大方位误差角引起的非线性,采用Cubature Kalman滤波（Cubature Kalman filtering,CKF）算法对非线性模型进行状态估计,解决了滤波模型的非线性问题并进行了静态对准实验.实验结果表明,设计的算法在计算时间上优于Unscented粒子滤波（Unsented particle filtering,UPF）算法,适于作为管道地理坐标测量的初始对准算法.     

机械损伤检测传感器的设计

利用磁致弹性效应和电磁感应原理，设计了一种机械损伤检测传感器，详细地描述了传感器激励端和接收端测量电路的设计及传感器的软件设计，并对传感器的影响因素进行了分析.结果表明，该传感器可对凹陷和凿痕两种典型机械损伤进行有效的识别.非线性谐波传感器具有小型化、低噪声、低功耗等优点，可望实现管道机械损伤的在线检测.     

组合导航系统在管道地理位置测量中的应用

管道的安全性在油气传输中有着非常重要的地位，定期检测损伤能使管道安全、高效地运行.对损伤进行精确定位，是评估及修复管道缺陷所必需的.介绍了管道地理位置测量的主要方法，讲述了惯性器件和GPS/INS组合导航系统的基本原理.利用了一种管道地理位置测量的有效方法，即GPS/INS组合导航系统，对组合导航系统的实验数据进行了分析.同时结合了惯性器件误差的主要来源，提出了减小误差的有效方法.