專利名稱：基于時(shí)間延遲的導(dǎo)波信號(hào)分析方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及基于時(shí)間延遲的導(dǎo)波信號(hào)分析方法，屬于無損檢測(cè)信號(hào)分析領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
超聲導(dǎo)波檢測(cè)管道的缺陷和損傷是近年來興起的一項(xiàng)新的管道檢測(cè)技術(shù)。和常規(guī) 的漏磁、渦流、射線法相比具有檢測(cè)效率高、傳播距離遠(yuǎn)、檢測(cè)范圍大、不需要?jiǎng)冸x外包層、 對(duì)埋地管道不需要全部開挖、可以進(jìn)行在線檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，除了適用于一般的管道檢測(cè)，對(duì)高 架管道、有包覆層的管道、埋地管道、管道在公路路基穿越段和穿墻段、在水中的運(yùn)行的管 道等情況。與傳統(tǒng)的超聲波檢測(cè)相比，超聲導(dǎo)波技術(shù)有檢測(cè)距離長(zhǎng)(最長(zhǎng)達(dá)200米)、可對(duì) 管道進(jìn)行100%檢測(cè)、不需要耦合及和檢測(cè)方便快速的優(yōu)點(diǎn)。 但是由于超聲導(dǎo)波檢測(cè)設(shè)備采集的數(shù)據(jù)比較復(fù)雜，從信號(hào)中，很難直接分辨出管 道上的特征。需要對(duì)多組原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以便將多組原始數(shù)據(jù)組合形成兩個(gè)方向的分 析數(shù)據(jù)，便于分析。 目前，對(duì)于超聲導(dǎo)波檢測(cè)管道的信號(hào)處理主要集中在信號(hào)的去噪和增強(qiáng)的方面。 多通道信號(hào)的合成，以及利用多通道信號(hào)分離沿管道的不同檢測(cè)方向的方法。目前，已經(jīng)發(fā) 表或者公開的研究成果中有關(guān)管道特征識(shí)別的成果還是十分少見的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決超聲導(dǎo)波設(shè)備收集到的多通道信號(hào)無法合成單一分析 信號(hào)，利用原始信號(hào)無法分辨方向的現(xiàn)狀。提出了一種將多通道原始信號(hào)合成沿管道兩個(gè) 方向檢測(cè)信號(hào)的方法。 本發(fā)明是采用以下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)的 —種基于時(shí)間延遲的導(dǎo)波信號(hào)分析方法，基于對(duì)超聲導(dǎo)波檢測(cè)的多組原始信號(hào)進(jìn) 行時(shí)間延遲和線性疊加，將多組原始信號(hào)，分離方向并且合成最終兩條檢測(cè)結(jié)果曲線；主要 包括以下步驟
1. 1.安裝傳感器 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)鋼制運(yùn)輸管道的管徑安裝N個(gè)傳感器組，每個(gè)傳感器組對(duì)應(yīng)一個(gè)通道； 所述的傳感器組采用相同數(shù)量的傳感器分為A環(huán)和B環(huán)；這些傳感器組分為兩個(gè)環(huán)A、B ;A、 B環(huán)包含的傳感器組數(shù)量相等并且位置對(duì)應(yīng)；兩個(gè)環(huán)間距為激勵(lì)信號(hào)中心頻率對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的 1/4 ;將A環(huán)上的傳感器編號(hào)為奇數(shù)號(hào)，B環(huán)上的傳感器編號(hào)為偶數(shù)號(hào)；則A環(huán)對(duì)應(yīng)通道編號(hào)
1、3、5、7......， B環(huán)對(duì)應(yīng)通道編號(hào)2、4、6、8......; A環(huán)和B環(huán)等距離平行排列； 傳感器組沿管道A環(huán)和B環(huán)周向平均分布； 正方向?yàn)檠毓荛L(zhǎng)從B環(huán)指向A環(huán)的方向； 1. 2.選用M個(gè)不同中心頻率和一定周期數(shù)的加窗調(diào)制正弦波為激勵(lì)信號(hào)，這M輪 激勵(lì)信號(hào)在頻域中有各自的中心頻率和帶寬，各自覆蓋一定的頻率范圍，為了獲得比較大的帶寬，則需要調(diào)節(jié)這M輪激勵(lì)信號(hào)的中心頻率和周期數(shù)，使這M組激勵(lì)信號(hào)的頻率覆蓋范 圍相互有一部分重疊，從而達(dá)到增大整體頻率范圍； 1. 3.當(dāng)以某一中心頻率激勵(lì)時(shí)，首先由通道1激勵(lì)，通道1至N接收信號(hào)，接收N 組數(shù)據(jù)，再由通道2激勵(lì)，通道1至N接收信號(hào)，接收N組數(shù)據(jù)；再由通道3、4、5……N激勵(lì)， 每次激勵(lì)，都接收N組數(shù)據(jù)， 一共接收NXN組一通道發(fā)射，多通道接收數(shù)據(jù)；
1.4.改變中心頻率，重復(fù)步驟1.3，獲得NXN組數(shù)據(jù)，在M個(gè)不同中心頻率的激勵(lì) 信號(hào)下，獲得MXNXN組數(shù)據(jù)； 1. 5.針對(duì)某一中心頻率激勵(lì)信號(hào)激勵(lì)時(shí)所接收到的NXN組數(shù)據(jù)，按照發(fā)射接收 通道的區(qū)別，都在其他M-1個(gè)激勵(lì)信號(hào)激勵(lì)時(shí)所接受到的數(shù)據(jù)中有與之相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，將 這M輪不同頻率的信號(hào)中，相對(duì)應(yīng)的M組數(shù)據(jù)線性疊加，得到一輪NXN組數(shù)據(jù)組成的寬頻 信號(hào)； 1.6.將NXN組數(shù)據(jù)中，每一個(gè)通道激勵(lì)分別由N個(gè)通道接收的N組信號(hào)線性疊 加，形成一組信號(hào)，等效為某一通道激勵(lì)，所有通道接收的信號(hào)。得到N組單通道激勵(lì)，所有 通道接收的信號(hào)； 1. 7.將N組信號(hào)按照發(fā)射通道分類，A類中包括1、3、5、7……通道發(fā)射全部通道 接收的信號(hào)，對(duì)應(yīng)傳感器A環(huán)；B類中包括6、8、2、4……通道發(fā)射全部通道接收信號(hào)，對(duì)應(yīng)傳 感器B環(huán)； 1. 8.將A、 B兩類中的信號(hào)，分別線性疊加，得到兩組對(duì)稱信號(hào)分別編號(hào)為AD和
BD ; 1. 9.將A類信號(hào)中，空間分布以A環(huán)中心對(duì)稱的通道接收到的信號(hào)相減，然后再線 性疊加，得到A環(huán)對(duì)應(yīng)非對(duì)稱信號(hào)編號(hào)AF ;同理得到B環(huán)對(duì)應(yīng)非對(duì)稱信號(hào)編號(hào)為BF ;
1. 10.根據(jù)A、 B兩個(gè)傳感器環(huán)之間的間距D，和管道中所使用模態(tài)超聲波波速V， 可以計(jì)算出聲波從A環(huán)到B環(huán)或者從B環(huán)到A環(huán)的傳播時(shí)間T = D/V，根據(jù)采樣頻率fs，計(jì) 算出傳播時(shí)間在數(shù)據(jù)上對(duì)應(yīng)的點(diǎn)數(shù)Ns = T*fs ; 1. 11.分別將A、B兩類信號(hào)延遲步驟1. 10中計(jì)算得到的傳播時(shí)間對(duì)應(yīng)的點(diǎn)數(shù)Ns ; 前面用O來補(bǔ)充延遲造成的空位，得到延遲后的A類對(duì)稱信號(hào)，編號(hào)YAD;延遲后的A類非對(duì) 稱信號(hào)，編號(hào)YAF ;延遲后的B類對(duì)稱信號(hào)，編號(hào)YBD ;延遲后的B類非對(duì)稱信號(hào)，編號(hào)YBF ;
1. 12.利用步驟l. 11、步驟1.8和步驟1.9中得到的信號(hào)，將YBD與AD信號(hào)線性疊 加，得到正向?qū)ΨQ信號(hào)，編號(hào)ZxD ;將YAD與BD信號(hào)線性疊力n，得到負(fù)向?qū)ΨQ信號(hào)，編號(hào)FxD ; 將YBF與AF信號(hào)線性疊加，得到一組正向非對(duì)稱信號(hào)，編號(hào)ZxF ;將YAF與BF信號(hào)線性疊 加，得到一組負(fù)向非對(duì)稱信號(hào)，編號(hào)FxF ; 1. 13.將步驟1. 12得到的所有數(shù)據(jù)，都使用一個(gè)中心頻率和帶寬可調(diào)的數(shù)字濾波 器，得到對(duì)應(yīng)濾波后的數(shù)據(jù)，分別編號(hào)為L(zhǎng)ZxD、 LFxD、 LZxF、 LFxF ; 1. 14.將步驟1. 13得到的所有數(shù)據(jù)，利用希爾伯特-黃變換，求取包絡(luò)線，并將所 有數(shù)據(jù)最前面接收到的激勵(lì)直達(dá)信號(hào)，按照J(rèn)-^(,11, -l)衰減。去除激勵(lì)干擾； 1. 15.將所有信號(hào)的橫坐標(biāo)時(shí)間數(shù)據(jù)仁利用公式/ = "「><|計(jì)算，得到橫坐標(biāo)距 離數(shù)據(jù)1 ;
1. 16.將步驟l. 14中得到的所有負(fù)向數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)，將ZxD與FxD的兩個(gè)零點(diǎn)重合，得 到從傳感器向兩個(gè)方向的對(duì)稱信號(hào)，編號(hào)DC ;將ZxF和FxF的兩個(gè)零點(diǎn)重合，得到從傳感器 向兩個(gè)方向的非對(duì)稱信號(hào)FDC ; 1. 17.將步驟1. 16中得到的對(duì)稱信號(hào)DC和非對(duì)稱信號(hào)FDC，在同一個(gè)圖上顯示， 并用不同的顏色標(biāo)出，得到最終的管道檢測(cè)曲線圖，圖中的極大值表示管道上的特征。
前述的傳感器組為八個(gè)，其中A環(huán)與B環(huán)各四個(gè)。 前述的步驟1.2.的中心頻率分別為14kHZ、18kHz、24kHz、30kHz、37kHz，最大 峰_峰值為300V的八周期漢寧窗調(diào)制正弦信號(hào)為激勵(lì)信號(hào)；每一輪發(fā)射時(shí)，由1到8八個(gè) 通道依次發(fā)射，兩次發(fā)射之間間隔500mS ;每個(gè)通道發(fā)射的時(shí)，所有通道全部接收，接收采 樣頻率為200kHz，每次接收8組信號(hào)，每一輪發(fā)射可以得到64組數(shù)據(jù)，當(dāng)一輪8個(gè)通道都 發(fā)射完畢，改變激勵(lì)的中心頻率，開始下一輪的激勵(lì)，再接收64組信號(hào)，這樣5輪信號(hào)得到 320組數(shù)據(jù)。 前述的步驟1. 3中，每一輪發(fā)射收集的64組信號(hào)，與另外一輪發(fā)射收集的64組信 號(hào)，按照發(fā)射接收通道的排列，一一對(duì)應(yīng)；將5輪不同中心頻率的信號(hào)中對(duì)應(yīng)的信號(hào)疊加， 得到64組的寬頻信號(hào)。 前述的的64組信號(hào)中每一個(gè)通道發(fā)射，全部八個(gè)通道接收的8組信號(hào)疊加，等效 為一個(gè)通道發(fā)射，全通道接收的信號(hào)，得到8組單通道發(fā)射，全通道接收的信號(hào)。
前述的的A環(huán)和B環(huán)等距離平行排列；A、B兩個(gè)傳感器環(huán)之間的間距D = 35mrn，和 管道中T模態(tài)超聲波波速V = 3250m/s，計(jì)算出聲波從A環(huán)到B環(huán)或者從B環(huán)到A環(huán)的傳播 時(shí)間T = D/V = 1.077X10—Ss，根據(jù)采樣頻率fs = 200kHz，計(jì)算出傳播時(shí)間在數(shù)據(jù)上對(duì)應(yīng) 的點(diǎn)數(shù)N = T*fs = 2. 15點(diǎn)，進(jìn)位為N = 2點(diǎn)。 本發(fā)明與現(xiàn)有的直接觀察方法相比，具有以下明顯的優(yōu)勢(shì)和有益效果 1、利用軟件對(duì)分時(shí)多通道激勵(lì)信號(hào)的處理實(shí)現(xiàn)方向控制，并降低了對(duì)檢測(cè)設(shè)備的要求。 2、實(shí)現(xiàn)了對(duì)稱與非對(duì)稱信號(hào)的分離，便于尋找管道上的缺陷。 3、利用多通道分時(shí)激勵(lì)信號(hào)疊加的方法等效的提高了檢測(cè)設(shè)備的功率。 4、利用多頻率疊加的方法，展寬了檢測(cè)頻帶，并且通過濾波器實(shí)現(xiàn)了頻率的連續(xù)變化。


圖1為傳感器安裝示意圖；
圖2為傳感器環(huán)通道展開圖。
具體實(shí)施例方式
結(jié)合本發(fā)明方法的內(nèi)容提供以下試驗(yàn)實(shí)施例 請(qǐng)參閱圖1、圖2所示，其中10為管道，11為B環(huán)，12為A環(huán)，13為沿管軸向從B 環(huán)指向A環(huán)的方向；1-8為通道1至通道8的標(biāo)識(shí)。 步驟1、將兩個(gè)傳感器環(huán)A環(huán)與B環(huán)，間隔35mm，沿圓周方向安裝在鋼制運(yùn)輸管道 上。將2個(gè)傳感器環(huán)按照位置各劃分為4個(gè)象限，每個(gè)象限中的傳感器為一個(gè)傳感器組，占用一個(gè)信號(hào)通道。管道直徑越大，每個(gè)象限中的傳感器數(shù)量越多，每個(gè)通道的傳感器也就越 多。 步驟2、將8個(gè)通道按照?qǐng)D2中的順序編為1-8號(hào)。然后開始發(fā)射信號(hào)。發(fā)射總 共分為5輪，采用中心頻率分別為14kHZ、 18kHz、24kHz、30kHz、37kHz，最大峰-峰值為300V 的8周期漢寧窗調(diào)制正弦信號(hào)為激勵(lì)信號(hào)。每一輪發(fā)射時(shí)，由1到8八個(gè)通道依次發(fā)射，兩 次發(fā)射之間間隔500mS，以保證全部有用信號(hào)都被接收。每個(gè)通道發(fā)射的時(shí)，1-8通道全部 接收，接收采樣頻率為200kHz，每次接收8組信號(hào)。每一輪發(fā)射可以得到64組數(shù)據(jù)。當(dāng)一 輪8個(gè)通道都發(fā)射完畢，改變激勵(lì)的中心頻率，開始下一輪的激勵(lì)，再接收64組信號(hào)。這樣 5輪信號(hào)總共可以得到320組數(shù)據(jù)。 步驟3、每一輪發(fā)射收集的64組信號(hào)，與另外一輪發(fā)射收集的64組信號(hào)，按照發(fā)射 接收通道的排列，有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，比如第一輪發(fā)射收集的信號(hào)中通道1發(fā)射通道2接收的 信號(hào)，就與第二輪發(fā)射收集信號(hào)中的通道1發(fā)射通道2接收信號(hào)對(duì)應(yīng)，同樣也對(duì)應(yīng)第三輪、 第四輪以及第五輪發(fā)射所收集的信號(hào)中通道1發(fā)射通道2接收信號(hào)。因此，將5輪不同中 心頻率的信號(hào)中對(duì)應(yīng)的信號(hào)疊加，就可以得到64組的寬頻信號(hào)。 步驟4、將步驟3中64組信號(hào)中每一個(gè)通道發(fā)射，全部8個(gè)通道接收的8組信號(hào)疊 加，等效為一個(gè)通道發(fā)射，全通道接收的信號(hào)。得到8組單通道發(fā)射，全通道接收的信號(hào)。
步驟5、將步驟4中得到的A、B兩類各4組信號(hào)分別疊加，得到兩組信號(hào)，分別等效 為A環(huán)發(fā)射AB環(huán)接收對(duì)稱信號(hào)(命名為AD)和B環(huán)發(fā)射AB環(huán)接收對(duì)稱信號(hào)(命名為BD)。
步驟6、將步驟5中得到的A類信號(hào)中通道1信號(hào)減去通道5信號(hào)，得到一組非對(duì) 稱信號(hào)，命名AH ;將A類信號(hào)中通道3信號(hào)減去通道7信號(hào)，得到另一組非對(duì)稱信號(hào)，命名 AV ;同理，將B類信號(hào)中通道6信號(hào)減去通道2信號(hào)也可以得到一組非對(duì)稱信號(hào)，命名BH ; 將B類信號(hào)中通道8信號(hào)減去通道4信號(hào)可以得到另一組非對(duì)稱信號(hào)，命名BV。 A、 B兩類 各有2組非對(duì)稱信號(hào)。 步驟7、根據(jù)A、 B兩個(gè)傳感器環(huán)之間的間距D = 35mm，和管道中T(O， 1)模態(tài)超聲 波波速V = 3250m/s，計(jì)算出聲波從A環(huán)到B環(huán)或者從B環(huán)到A環(huán)的傳播時(shí)間T = D/V =
1. 077X 10—5s。根據(jù)采樣頻率fs = 200kHz，計(jì)算出傳播時(shí)間在數(shù)據(jù)上對(duì)應(yīng)的點(diǎn)數(shù)N = T*fs =2. 15點(diǎn)，進(jìn)位為N = 2點(diǎn)。 步驟8、分別將A、 B兩類信號(hào)延遲步驟7中計(jì)算得到的傳播時(shí)間對(duì)應(yīng)的點(diǎn)數(shù)N =
2。 前面用O來補(bǔ)充延遲造成的空位。得到延遲后的A類對(duì)稱信號(hào)，編號(hào)YAD;延遲后的A類 非對(duì)稱信號(hào)兩組，編號(hào)YAH和YAV ;延遲后的B類對(duì)稱信號(hào)，編號(hào)YBD ;延遲后的B類非對(duì)稱 信號(hào)兩組，編號(hào)YBH和YBV。 步驟9、利用步驟5、步驟6和步驟8中得到的信號(hào)。將YBD與AD信號(hào)線性疊加， 得到正向?qū)ΨQ信號(hào)，編號(hào)ZxD ;將YAD與BD信號(hào)線性疊加，得到負(fù)向?qū)ΨQ信號(hào)，編號(hào)FxD ;將 YBH與AH信號(hào)線性疊加，得到一組正向非對(duì)稱信號(hào)，編號(hào)ZxFH ;將YBV與AV信號(hào)線性疊加， 得到另一組正向非對(duì)稱信號(hào)，編號(hào)ZxFV ;將YAH與BH信號(hào)線性疊加，得到一組負(fù)向非對(duì)稱 信號(hào)，編號(hào)FxFH ;將YAV與BV信號(hào)線性疊加，得到另一組負(fù)向非對(duì)稱信號(hào)，編號(hào)FxFV。
步驟10、將步驟9得到的所有數(shù)據(jù)，都使用一個(gè)中心頻率和帶寬可調(diào)的數(shù)字濾波 器，得到對(duì)應(yīng)濾波后的數(shù)據(jù)，分別編號(hào)為L(zhǎng)ZxD、 LFxD、 LZxFH、 LZxFV、 LFxFH、 LFxFV。
步驟ll、將步驟10得到的所有數(shù)據(jù)，利用希爾伯特-黃變換，求取包絡(luò)線，并將所有數(shù)據(jù)的前300點(diǎn)，按照^ = ; W -l)衰減。去除激勵(lì)干擾。
14 步驟12、將所有信號(hào)的橫坐標(biāo)時(shí)間數(shù)據(jù)仁利用公式/ = "3250><|計(jì)算，得到橫坐
標(biāo)距離數(shù)據(jù)l。 步驟13、將步驟11中得到的所有負(fù)向數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)。將ZxD與FxD的兩個(gè)零點(diǎn)重合， 得到從傳感器向兩個(gè)方向的對(duì)稱信號(hào)，編號(hào)DC ;將ZxFH和FxFH的兩個(gè)零點(diǎn)重合，得到從傳 感器向兩個(gè)方向的一組非對(duì)稱信號(hào)FDCH ;將ZxFV和FxFV的兩個(gè)零點(diǎn)重合，得到從傳感器 向兩個(gè)方向的另一組非對(duì)稱信號(hào)FDCV。 步驟14、將步驟13中得到的非對(duì)稱信號(hào)FDCH和FDCV線性疊加，得到管道中的非 對(duì)稱信號(hào)FDC。 步驟15、將步驟13中得到的對(duì)稱信號(hào)DC和步驟14中得到的非對(duì)稱信號(hào)FDC，在 同一個(gè)圖上顯示，并用不同的顏色標(biāo)出，就得到最終的管道檢測(cè)曲線圖。圖中的極大值都表 示管道上的特征。調(diào)節(jié)步驟10中的濾波器帶寬與中心頻率，重復(fù)步驟IO至步驟15，可以得 到不同頻率下的檢測(cè)曲線圖。 對(duì)比管道上實(shí)際結(jié)果，在有效信號(hào)距離內(nèi)，焊縫、法蘭信號(hào)判斷完全準(zhǔn)確，并且找 到一處缺陷，滿足檢測(cè)需求。
權(quán)利要求
一種基于時(shí)間延遲的導(dǎo)波信號(hào)分析方法，其特征在于基于對(duì)超聲導(dǎo)波檢測(cè)的多組原始信號(hào)進(jìn)行時(shí)間延遲和線性疊加，將多組原始信號(hào)，分離方向并且合成最終兩條檢測(cè)結(jié)果曲線；主要包括以下步驟1.1.安裝傳感器根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)鋼制運(yùn)輸管道的管徑安裝N個(gè)傳感器組，每個(gè)傳感器組對(duì)應(yīng)一個(gè)通道；所述的傳感器組采用相同數(shù)量的傳感器分為A環(huán)和B環(huán)；這些傳感器組分為兩個(gè)環(huán)A、B；A、B環(huán)包含的傳感器組數(shù)量相等并且位置對(duì)應(yīng)；兩個(gè)環(huán)間距為激勵(lì)信號(hào)中心頻率對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的1/4；將A環(huán)上的傳感器編號(hào)為奇數(shù)號(hào)，B環(huán)上的傳感器編號(hào)為偶數(shù)號(hào)；則A環(huán)對(duì)應(yīng)通道編號(hào)1、3、5、7……，B環(huán)對(duì)應(yīng)通道編號(hào)2、4、6、8……；所述的A環(huán)和B環(huán)等距離平行排列；所述的傳感器組沿管道A環(huán)和B環(huán)周向平均分布；正方向?yàn)檠毓荛L(zhǎng)從B環(huán)指向A環(huán)的方向；1.2.選用M個(gè)不同中心頻率和一定周期數(shù)的加窗調(diào)制正弦波為激勵(lì)信號(hào)，這M輪激勵(lì)信號(hào)在頻域中有各自的中心頻率和帶寬，各自覆蓋一定的頻率范圍，為了獲得比較大的帶寬，則需要調(diào)節(jié)這M輪激勵(lì)信號(hào)的中心頻率和周期數(shù)，使這M組激勵(lì)信號(hào)的頻率覆蓋范圍相互有一部分重疊，從而達(dá)到增大整體頻率范圍；1.3.當(dāng)以某一中心頻率激勵(lì)時(shí)，首先由通道1激勵(lì)，通道1至N接收信號(hào)，接收N組數(shù)據(jù)，再由通道2激勵(lì)，通道1至N接收信號(hào)，接收N組數(shù)據(jù)；再由通道3、4、5……N激勵(lì)，每次激勵(lì)，都接收N組數(shù)據(jù)，一共接收N×N組一通道發(fā)射，多通道接收數(shù)據(jù)；1.4.改變中心頻率，重復(fù)步驟1.3，獲得N×N組數(shù)據(jù)，在M個(gè)不同中心頻率的激勵(lì)信號(hào)下，獲得M×N×N組數(shù)據(jù)；1.5.針對(duì)某一中心頻率激勵(lì)信號(hào)激勵(lì)時(shí)所接收到的N×N組數(shù)據(jù)，按照發(fā)射接收通道的區(qū)別，都在其他M-1個(gè)激勵(lì)信號(hào)激勵(lì)時(shí)所接受到的數(shù)據(jù)中有與之相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，將這M輪不同頻率的信號(hào)中，相對(duì)應(yīng)的M組數(shù)據(jù)線性疊加，得到一輪N×N組數(shù)據(jù)組成的寬頻信號(hào)；1.6.將N×N組數(shù)據(jù)中，每一個(gè)通道激勵(lì)分別由N個(gè)通道接收的N組信號(hào)線性疊加，形成一組信號(hào)，等效為某一通道激勵(lì)，所有通道接收的信號(hào)。得到N組單通道激勵(lì)，所有通道接收的信號(hào)；1.7.將N組信號(hào)按照發(fā)射通道分類，A類中包括1、3、5、7……通道發(fā)射全部通道接收的信號(hào)，對(duì)應(yīng)傳感器A環(huán)；B類中包括6、8、2、4……通道發(fā)射全部通道接收信號(hào)，對(duì)應(yīng)傳感器B環(huán)；1.8.將A、B兩類中的信號(hào)，分別線性疊加，得到兩組對(duì)稱信號(hào)分別編號(hào)為AD和BD；1.9.將A類信號(hào)中，空間分布以A環(huán)中心對(duì)稱的通道接收到的信號(hào)相減，然后再線性疊加，得到A環(huán)對(duì)應(yīng)非對(duì)稱信號(hào)編號(hào)AF；同理得到B環(huán)對(duì)應(yīng)非對(duì)稱信號(hào)編號(hào)為BF；1.10.根據(jù)A、B兩個(gè)傳感器環(huán)之間的間距D，和管道中所使用模態(tài)超聲波波速V，可以計(jì)算出聲波從A環(huán)到B環(huán)或者從B環(huán)到A環(huán)的傳播時(shí)間T＝D/V，根據(jù)采樣頻率fs，計(jì)算出傳播時(shí)間在數(shù)據(jù)上對(duì)應(yīng)的點(diǎn)數(shù)Ns＝T*fs；1.11.分別將A、B兩類信號(hào)延遲步驟1.10中計(jì)算得到的傳播時(shí)間對(duì)應(yīng)的點(diǎn)數(shù)Ns；前面用0來補(bǔ)充延遲造成的空位，得到延遲后的A類對(duì)稱信號(hào)，編號(hào)YAD；延遲后的A類非對(duì)稱信號(hào)，編號(hào)YAF；延遲后的B類對(duì)稱信號(hào)，編號(hào)YBD；延遲后的B類非對(duì)稱信號(hào)，編號(hào)YBF；1.12.利用步驟1.11、步驟1.8和步驟1.9中得到的信號(hào)，將YBD與AD信號(hào)線性疊加，得到正向?qū)ΨQ信號(hào)，編號(hào)ZxD；將YAD與BD信號(hào)線性疊加，得到負(fù)向?qū)ΨQ信號(hào)，編號(hào)FxD；將YBF與AF信號(hào)線性疊加，得到一組正向非對(duì)稱信號(hào)，編號(hào)ZxF；將YAF與BF信號(hào)線性疊加，得到一組負(fù)向非對(duì)稱信號(hào)，編號(hào)FxF；1.13.將步驟1.12得到的所有數(shù)據(jù)，都使用一個(gè)中心頻率和帶寬可調(diào)的數(shù)字濾波器，得到對(duì)應(yīng)濾波后的數(shù)據(jù)，分別編號(hào)為L(zhǎng)ZxD、LFxD、LZxF、LFxF；1.14.將步驟1.13得到的所有數(shù)據(jù)，利用希爾伯特-黃變換，求取包絡(luò)線，并將所有數(shù)據(jù)最前面接收到的激勵(lì)直達(dá)信號(hào)，按照衰減。去除激勵(lì)干擾；1.15.將所有信號(hào)的橫坐標(biāo)時(shí)間數(shù)據(jù)t，利用公式計(jì)算，得到橫坐標(biāo)距離數(shù)據(jù)l；1.16.將步驟1.14中得到的所有負(fù)向數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)，將ZxD與FxD的兩個(gè)零點(diǎn)重合，得到從傳感器向兩個(gè)方向的對(duì)稱信號(hào)，編號(hào)DC；將ZxF和FxF的兩個(gè)零點(diǎn)重合，得到從傳感器向兩個(gè)方向的非對(duì)稱信號(hào)FDC；1.17.將步驟1.16中得到的對(duì)稱信號(hào)DC和非對(duì)稱信號(hào)FDC，在同一個(gè)圖上顯示，并用不同的顏色標(biāo)出，得到最終的管道檢測(cè)曲線圖，圖中的極大值表示管道上的特征。F2010100341690C00021.tif,F2010100341690C00022.tif
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于時(shí)間延遲的導(dǎo)波信號(hào)分析方法，其特征在于所述的傳感器組為八個(gè)，其中A環(huán)與B環(huán)各四個(gè)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于時(shí)間延遲的導(dǎo)波信號(hào)分析方法，其特征在于所述的步驟l. 2.的中心頻率分別為14kHZ、 18kHz、24kHz、30kHz、37kHz，最大峰-峰值為300V的八周期漢寧窗調(diào)制正弦信號(hào)為激勵(lì)信號(hào)；每一輪發(fā)射時(shí)，由1到8八個(gè)通道依次發(fā)射，兩次發(fā)射之間間隔500mS ;每個(gè)通道發(fā)射的時(shí)，所有通道全部接收，接收采樣頻率為200kHz，每次接收8組信號(hào)，每一輪發(fā)射可以得到64組數(shù)據(jù)，當(dāng)一輪8個(gè)通道都發(fā)射完畢，改變激勵(lì)的中心頻率，開始下一輪的激勵(lì)，再接收64組信號(hào)，5輪信號(hào)得到320組數(shù)據(jù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于時(shí)間延遲的導(dǎo)波信號(hào)分析方法，其特征在于其中步驟1. 3中，每一輪發(fā)射收集的64組信號(hào)，與另外一輪發(fā)射收集的64組信號(hào)，按照發(fā)射接收通道的排列， 一一對(duì)應(yīng)；將5輪不同中心頻率的信號(hào)中對(duì)應(yīng)的信號(hào)疊加，得到64組的寬頻信號(hào)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于時(shí)間延遲的導(dǎo)波信號(hào)分析方法，其特征在于將所述的64組信號(hào)中每一個(gè)通道發(fā)射，全部八個(gè)通道接收的8組信號(hào)疊加，等效為一個(gè)通道發(fā)射，全通道接收的信號(hào)，得到8組單通道發(fā)射，全通道接收的信號(hào)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于時(shí)間延遲的導(dǎo)波信號(hào)分析方法，其特征在于所述的A環(huán)和B環(huán)等距離平行排列；A、 B兩個(gè)傳感器環(huán)之間的間距D = 35mm，和管道中T模態(tài)超聲波波速V = 3250m/s，計(jì)算出聲波從A環(huán)到B環(huán)或者從B環(huán)到A環(huán)的傳播時(shí)間T = D/V =[1. 077X 10—58，根據(jù)采樣頻率fs = 200kHz，計(jì)算出傳播時(shí)間在數(shù)據(jù)上對(duì)應(yīng)的點(diǎn)數(shù)N = T*fs=2. 15點(diǎn)，進(jìn)位為N = 2點(diǎn)。
全文摘要
一種基于時(shí)間延遲的導(dǎo)波信號(hào)分析方法，基于對(duì)超聲導(dǎo)波檢測(cè)的多組原始信號(hào)進(jìn)行時(shí)間延遲和線性疊加，將多組原始信號(hào)，分離方向并且合成最終兩條檢測(cè)結(jié)果曲線；包括安裝N個(gè)傳感器每個(gè)傳感器組對(duì)應(yīng)一個(gè)通道；傳感器分為A環(huán)和B環(huán)；并分別設(shè)為奇數(shù)號(hào)和偶數(shù)號(hào)；兩個(gè)環(huán)間距為激勵(lì)信號(hào)中心頻率對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的1/4；選用M個(gè)不同中心頻率和一定周期數(shù)的加窗調(diào)制正弦波為激勵(lì)信號(hào)，這M輪激勵(lì)信號(hào)在頻域中有各自的中心頻率和帶寬，各自覆蓋一定的頻率范圍，通過數(shù)次激勵(lì)和改變中心頻率，獲得M×N×N組數(shù)據(jù)；通過計(jì)算得到最終的管道檢測(cè)曲線圖，實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)方向的分離以及對(duì)稱與非對(duì)稱信號(hào)的分離，便于尋找管道上的缺陷。
文檔編號(hào)G01N29/44GK101782555SQ201010034169
公開日2010年7月21日 申請(qǐng)日期2010年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月15日
發(fā)明者何存富, 佟文強(qiáng), 吳斌, 周偉, 宋國(guó)榮, 王維斌, 符浩, 鄭陽 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)