基于分数维的管道超声导波小缺陷识别与定位方法

摘要

本发明公开了一种基于分数维的管道超声导波小缺陷识别与定位方法，所述方法包括：通过波形发生器、功率放大器放大和压电环，激发超声导波信号，然后通过压电片接收实测信号，并通过数字示波器记录超声导波在管道中传播的时程曲线；构造杜芬振子信号检测系统；根据分数维随策动力幅值F的变化，确定可用于识别超声导波信号的F值；定义移动窗函数，通过移动窗函数扫描实测信号，计算每一段信号的分数维，若分数维等于2，则管道完好；若分数维大于2，则管道有缺陷，利用分数维的包络线峰值和窗口移动速度τ＝1μs进行缺陷定位。本发明方法可以对管道中的不同损伤程度的小缺陷进行有效定位，从而提高了超声导波识别小缺陷的灵敏度、有效地延长了检测范围。

主权项

基于分数维的管道超声导波小缺陷识别与定位方法，其特征在于包括以下步骤：1)波形发生器生成经Hanning窗调制的信号，通过功率放大器放大，再作用于管道一侧端面的压电环，激发经Hanning窗调制的超声导波信号，使超声导波遍历管道的所有位置；2)通过设置在管道上的压电片接收实测信号，并通过数字示波器记录超声导波在管道中传播的时程曲线，由数字示波器将记录的信息传输给计算机；3)设预先采集到的完好管道的入射波信号以及数值模拟的纯噪声信号为检测信号，根据该检测信号的中心频率、采样频率，以及杜芬方程特性，构造杜芬振子信号检测系统；4)将预先采集到的完好管道的入射波信号以及数值模拟的纯噪声信号分别输入到杜芬振子信号检测系统，通过比较无信号输入、入射波信号及纯噪声信号时，分数维随策动力幅值F的变化，确定可用于识别超声导波信号的F值；5)定义移动窗函数，选择窗长度2δ＝50μs、窗口移动速度τ＝5μs，通过移动窗函数扫描实测信号，计算每一段信号的分数维，若入射波和端面回波之间的分数维等于2，则管道完好；若入射波和端面回波之间的分数维大于2，则管道有缺陷，进入步骤6)；6)利用分数维的包络线峰值确定入射波、端面回波及缺陷回波接收到的时刻，根据三者之间的时间比例关系，进行管道缺陷定位；7)利用窗口移动速度τ＝1μs对管道中的小缺陷进行精确定位。