小波分析在管道缺陷超聲檢測中的應(yīng)用探討

劉昕

摘 要：使用小波分析技術(shù)，對管道缺陷進(jìn)行超聲檢測，技術(shù)人員應(yīng)該采用標(biāo)準(zhǔn)孔深的測量方法，采集豐富的精度實(shí)測數(shù)據(jù)，從而減少管道檢測質(zhì)量的誤差。在管道檢測中采用缺陷定位的方法提升測量精度，并且要注意控制手工操作可能產(chǎn)生的誤差情況，得到工件聲波檢測的常規(guī)值，滿足管道探傷的需要。本文從小波分析方法展開討論，提出幾點(diǎn)有利于管道缺陷超聲檢測技術(shù)應(yīng)用的可行性建議。

關(guān)鍵詞：小波分析；管道缺陷；超聲檢測；應(yīng)用分析

中圖分類號：TP802 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

一、小波免疫遺傳算法分析技術(shù)

我們采用小波分析技術(shù)，對管道缺陷進(jìn)行分析，可以采用免疫遺傳算法提升檢測的準(zhǔn)確性。其中，技術(shù)人員首先要多次對受檢區(qū)域發(fā)射超神波，并且生成初始種群，計(jì)算適應(yīng)度值。然后根據(jù)初始種群的適應(yīng)度提取疫苗，計(jì)算適應(yīng)度平均值。小波分析方法具有顯著的優(yōu)勢，在超聲檢測中將超聲波短脈沖發(fā)送至被測物體，讓它自物體的非連續(xù)性結(jié)構(gòu)（缺陷）或者邊界范圍中，獲取其回波信號，從而判斷管道中結(jié)構(gòu)的具體工作情況。技術(shù)人員可以選取適應(yīng)度高的個(gè)體，作為第一代種群，確保其能夠滿足收斂標(biāo)準(zhǔn)。采用小波分析方法，觀察其交叉、變異情況，并且生成下代種群。采用小波分析方法，技術(shù)人員還應(yīng)該根據(jù)免疫遺傳圖像進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，通過對平滑圖像進(jìn)行處理并且求出小波的母函數(shù)。對焊接管道縫圖像進(jìn)行小波轉(zhuǎn)換，求出幅度角與幅度值。表1所示的小波分析法中，往往會遇到大量的干擾信號，技術(shù)人員需要根據(jù)管道實(shí)測的位置不同，選擇不同的峰值采樣數(shù)，將這些影響檢測的干擾信號進(jìn)行排除。其中，管道的實(shí)際位置為DB1小波，其峰值的采樣數(shù)為1281～1296個(gè)。管道的實(shí)際位置為DB3小波，其峰值的采樣數(shù)為1332個(gè)。管道的實(shí)際位置為DB5小波，其峰值的采樣數(shù)為1298個(gè)。管道的實(shí)際位置為DB7小波，其峰值的采樣數(shù)為1338個(gè)。管道的實(shí)際位置為DB9小波，其峰值的采樣數(shù)為1334個(gè)。在管道缺陷超聲檢測活動中，技術(shù)人員應(yīng)該根據(jù)缺陷定位確定管道的測量精度。運(yùn)用小波變換對被測缺陷漏誤差特征進(jìn)行提取和分析，以便有效地建立缺陷判別的模型，提升分析的準(zhǔn)確性。

二、有限元模型關(guān)系參數(shù)小波分析

在小波分析檢測中，技術(shù)人員需要根據(jù)小波檢測的回波信號建立有限元模型，并且及時(shí)地找到管道缺陷位置。這種缺陷檢測方法，獲得了較好的降噪效果，能夠得到更加清晰的檢測表圖，有利于管道檢測人員分析與評估管道缺陷情況。建立關(guān)系的有限元模型，通過對關(guān)系參數(shù)進(jìn)行分析，提升管道缺陷的分析準(zhǔn)確性。其中，主管外徑為0.4064m時(shí)，其主管厚度為0.11m，保溫層厚度0.07m，主管彈性模量為2.06E11，此種類型的管材彈性模量為2.06E11左右，松卜比小于0.3，主管密度為7800kg/m?，保溫層的密度為220kg/m?。分析管道上不同打磨位置，進(jìn)行傳感器位置的布置，也能夠顯著提升管道缺陷分析的精準(zhǔn)度。在小波分析技術(shù)應(yīng)用中，根據(jù)管材不同孔徑和深度確定檢測方案。在超聲波缺陷檢測中，利用回波信號進(jìn)行探傷，小波分析法利用時(shí)頻分析技術(shù)處理這種信號時(shí)，具有顯著的優(yōu)勢，能夠提升信號采集和分析的穩(wěn)定性。傳統(tǒng)分析技術(shù)中信號是一種時(shí)頻有限的非平穩(wěn)信號，而小波分析法卻能夠在穩(wěn)定的信號中獲得反映缺陷本質(zhì)的特征信號。

其中，管道直徑為10mm的，其標(biāo)稱深度為2.35mm。管道直徑為6mm的，其標(biāo)稱深度為2.35mm，管道直徑為6mm的，其標(biāo)稱深度為10mm，管道直徑為4.2mm的，其標(biāo)稱深度為2.35mm，管道直徑為4.2mm的，其標(biāo)稱深度為10mm。分析管道缺陷，技術(shù)人員需要考慮到超聲波發(fā)射不同位置，進(jìn)行采樣數(shù)量的確定。對變換后小波系數(shù)進(jìn)行取模，通過免疫遺傳算法求出最佳的閾值T。在分析活動中，技術(shù)人員應(yīng)該根據(jù)閾值T篩選出邊緣與噪聲。圖像每列信息滿足最終條件，確保圖像行與列都是局部極大值。技術(shù)人員應(yīng)該對圖像的邊緣點(diǎn)和非邊緣點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與整理，得到比較清晰的邊緣圖像。傳統(tǒng)的小波算法誤檢率為4%左右，漏檢率為16%，其信噪比值PSNR為25.43.我們采用相似性距離的算法，采用免疫遺傳小波算法，進(jìn)行管道缺陷的分析，其誤檢率控制在小于1%的水平，其漏檢率小于12%，信噪比結(jié)果大于28.84。采用小波分析法，技術(shù)人員可以根據(jù)界面波回波最高峰位置的不同，進(jìn)行界面波的雙程采樣數(shù)誤差標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算。

三、管道檢測中雙程采樣數(shù)誤差分析

在小波分析法中，采用雙程采樣數(shù)誤差取絕對值平均數(shù)的計(jì)算方法，準(zhǔn)確求出單水程誤差平均值。其中，Sym5小波8層分解后D5層界面波最高峰位置為1264，Sym5小波8層分解后D5層界面波的誤差雙層采樣數(shù)不低于118.52885。Sym5小波12層分解后D5層界面波最高峰位置為1178，Sym5小波12層分解后D5層界面波的誤差雙層采樣數(shù)不少于32.528848。

此時(shí)的界面回波最高峰位置為1265，界面波的計(jì)算位置為1145.471152。我們計(jì)算此時(shí)的界面波雙程采樣數(shù)誤差為-119.5288479。Sym5小波8層分解后D5層界面波最高峰位置為1297，Sym5小波8層分解后D5層界面波的誤差雙層采樣數(shù)不低于-46.30388。Sym5小波12層分解后D5層界面波最高峰位置為1290，Sym5小波12層分解后D5層界面波的誤差雙層采樣數(shù)不少于-53.30388。此時(shí)的界面回波最高峰位置為1290，界面波的計(jì)算位置為1343.30388。我們計(jì)算此時(shí)的界面波雙程采樣數(shù)誤差為53.30387973。Sym5小波8層分解后D5層界面波最高峰位置為1376，Sym5小波8層分解后D5層界面波的誤差雙層采樣數(shù)不低于28.498086。Sym5小波12層分解后D5層界面波最高峰位置為1377，Sym5小波12層分解后D5層界面波的誤差雙層采樣數(shù)不少于-3.501914。此時(shí)的界面回波最高峰位置為1376，界面波的計(jì)算位置為1348.501914。我們計(jì)算此時(shí)的界面波雙程采樣數(shù)誤差為-27.49808572。在具體的探傷缺陷檢測活動中，技術(shù)人員要盡可能地模擬現(xiàn)場制作樣本的缺陷，通過對制作的缺陷進(jìn)行測量，獲得更加準(zhǔn)確的樣本數(shù)據(jù)。

結(jié)語

在管道檢測中，使用小波分析技術(shù)，能夠顯著提升管道缺陷檢測的精準(zhǔn)度。影響管道缺陷檢測精度的主要原因?yàn)槭止げ僮髡`差和常規(guī)值選取不合理。在管道缺陷檢測中，部分操作需要由手工替代超聲波機(jī)器，難免會出現(xiàn)誤差。除此之外，聲速檢測管道缺陷的方法采用常規(guī)值，而不是工件的實(shí)際測量值，因此，管道缺陷檢測中可能會出現(xiàn)一些誤差。對于常規(guī)的管道探傷，將誤差控制在±0.50的標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)，其檢測精度已經(jīng)能夠滿足管道缺陷檢測的需要。小波去噪可以較好地保存信號中的尖峰和突變部分，有效地區(qū)分信號的圖表和噪聲，信噪比明顯提高，以利于特征檢測設(shè)備物理性能的實(shí)現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]夏海波，張來斌，王朝暉，等.小波分析在管道泄漏信號識別中的應(yīng)用[J].石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2003，27（2）：78-80，86.