專利名稱：聲發(fā)射儲(chǔ)罐罐底腐蝕檢測(cè)中聲源的定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及聲發(fā)射檢測(cè)中聲源定位方法，特別是涉及聲發(fā)射儲(chǔ)罐罐底腐蝕檢測(cè)中
聲發(fā)射源的定位方法。
背景技術(shù)：
基于聲發(fā)射原理的儲(chǔ)罐罐底腐蝕和泄漏檢測(cè)是一種在線檢測(cè)技術(shù)，由于其無(wú)需停 產(chǎn)、倒灌、清罐等操作，所以檢測(cè)成本低、效率高，近年來(lái)受到業(yè)界的普遍關(guān)注，取得了越來(lái) 越多的應(yīng)用。其檢測(cè)原理如圖l所示，在儲(chǔ)罐外壁鋼板3沿周向均勻布置若干個(gè)聲發(fā)射傳 感器2，各傳感器分別通過(guò)信號(hào)線3與工控機(jī)4上的信號(hào)采集卡相連。在檢測(cè)過(guò)程中，聲發(fā) 射傳感器將獲取的聲發(fā)射信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，由信號(hào)線傳輸給工控機(jī)，工控機(jī)通過(guò)對(duì)各傳 感器接收到信號(hào)的時(shí)間差計(jì)算出聲發(fā)射源的位置，并在顯示器中顯示出來(lái)。最后對(duì)罐底腐 蝕情況的評(píng)估是通過(guò)分析檢測(cè)到的腐蝕信號(hào)的聲源位置及其分布的疏密程度判定的。因此 準(zhǔn)確捕獲有效的聲發(fā)射信號(hào)并對(duì)該信號(hào)進(jìn)行定位計(jì)算是非常重要的。對(duì)聲發(fā)射源進(jìn)行定位 主要有三個(gè)步驟，分別是捕獲信號(hào)、聲發(fā)射事件判定和計(jì)算聲源位置。這三個(gè)步驟是環(huán)環(huán) 相扣的，任何一個(gè)步驟出現(xiàn)問(wèn)題都會(huì)對(duì)最后的定位結(jié)果產(chǎn)生影響。當(dāng)布置于罐壁上的多個(gè) 傳感器同時(shí)捕獲到多個(gè)聲源的信號(hào)時(shí)，就很難判定哪些傳感器捕獲到的是同一個(gè)聲發(fā)射源 產(chǎn)生的信號(hào)，容易產(chǎn)生誤判，即將不同傳感器所獲得的不同聲源的信號(hào)判定為同一聲源的 信號(hào)，進(jìn)而產(chǎn)生錯(cuò)誤的聲源定位結(jié)果，最后會(huì)對(duì)罐底腐蝕評(píng)估產(chǎn)生不良影響。傳統(tǒng)的定位 方法并沒有考慮這個(gè)問(wèn)題，在對(duì)聲源定位過(guò)程中，凡是在一定時(shí)間段(事件定義時(shí)間)內(nèi)各 個(gè)傳感器所獲得的聲發(fā)射信號(hào)(Hit)均認(rèn)為來(lái)自于同一個(gè)聲發(fā)射源，判定為一個(gè)聲發(fā)射事 件，然后計(jì)算該聲發(fā)射事件的位置。在現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)過(guò)程中，儲(chǔ)罐罐底多處同時(shí)產(chǎn)生多個(gè)聲發(fā)射 信號(hào)的情況時(shí)有發(fā)生，直接采用傳統(tǒng)的聲源定位方法獲得的檢測(cè)結(jié)果誤差較大。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種在聲發(fā)射罐底腐蝕檢測(cè)過(guò)程中相 對(duì)于傳統(tǒng)方法更加準(zhǔn)確的聲源定位方法。 本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的當(dāng)在事件定義時(shí)間內(nèi)多個(gè)傳感器接收 到聲發(fā)射信號(hào)后，先不直接判定這些聲發(fā)射信號(hào)屬于同一個(gè)聲發(fā)射事件，而是根據(jù)各個(gè)傳 感器接收到的信號(hào)之間的相似性判別是否來(lái)自同一個(gè)聲源，若相似性達(dá)到一定程度則認(rèn)為 是來(lái)自于同一聲源，然后將這些相似的聲發(fā)射信號(hào)組成一個(gè)聲發(fā)射事件，若相似的聲發(fā)射 信號(hào)分別為3個(gè)以上的傳感器接收到的，則認(rèn)為是有效聲發(fā)射事件并繼續(xù)進(jìn)行定位計(jì)算， 反之認(rèn)為是無(wú)效聲發(fā)射事件不進(jìn)行定位計(jì)算。其具體步驟為 1)將在聲發(fā)射事件定義時(shí)間內(nèi)獲得的聲發(fā)射信號(hào)按時(shí)間順序排序并進(jìn)行編號(hào)，分 別為h" h2， h3，…h(huán)n， n為事件定義時(shí)間內(nèi)獲得的聲發(fā)射信號(hào)總數(shù)； 2)設(shè)置近似判定閾值 ，設(shè)置當(dāng)前聚類計(jì)數(shù)器!11= 1，當(dāng)前聚類(；=仏J，循環(huán)計(jì) 數(shù)器i = 2 ;
3)在當(dāng)前所有聚類中查找聚類Ck，其中1《k《m，使得信號(hào)hi與聚類Ck的差異 性測(cè)度d(hi，Ck)最小; 4)判斷d(Ck， hi)是否小于閾值 ，如果小于則執(zhí)行步驟5)，否則執(zhí)行步驟6);
5)將hi加入到聚類Ck中，執(zhí)行步驟7); 6)新建一個(gè)聚類，聚類計(jì)數(shù)器m增l，Cm=仏J，執(zhí)行步驟7);
7)循環(huán)計(jì)數(shù)器i增1 ; 8)判斷i是否大于信號(hào)總數(shù)n，如果是則執(zhí)行步驟3)，否則執(zhí)行步驟9);
9)在建立的所有聚類中查找聚類Cx，要求Cx中包括至少3個(gè)傳感器接收到的信 號(hào)，若存在Cx則執(zhí)行步驟10)，否則結(jié)束；
10)將Cx送入定位計(jì)算程序。 本發(fā)明的聲發(fā)射罐底腐蝕檢測(cè)中聲源的定位方法可以更加準(zhǔn)確的捕獲由腐蝕導(dǎo) 致的聲發(fā)射事件，從而使對(duì)聲發(fā)射事件的定位結(jié)果更加準(zhǔn)確。


圖1為聲發(fā)射儲(chǔ)罐罐底腐蝕檢測(cè)原理示意圖； 圖2為本發(fā)明的聲發(fā)射儲(chǔ)罐罐底腐蝕檢測(cè)中聲源定位方法的流程圖；
圖3為未采用本發(fā)明的聲發(fā)射儲(chǔ)罐罐底腐蝕檢測(cè)中聲源定位方法的結(jié)果圖；
圖4為采用本發(fā)明后的聲發(fā)射儲(chǔ)罐罐底腐蝕檢測(cè)中聲源定位方法的結(jié)果圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的聲發(fā)射儲(chǔ)罐罐底腐蝕檢測(cè)聲源定位方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
本發(fā)明是一種基于聚類分析的聲發(fā)射儲(chǔ)罐罐底腐蝕檢測(cè)中聲源的定位方法。如圖 2所示，本方法包括以下步驟 步驟S101 :將在聲發(fā)射事件定義時(shí)間內(nèi)獲得的聲發(fā)射信號(hào)按時(shí)間順序排序并進(jìn)
行編號(hào)，分別為hn h2， h3，…h(huán)n， n為事件定義時(shí)間內(nèi)獲得的聲發(fā)射信號(hào)總數(shù)； 步驟S102 :設(shè)置近似判定閾值 ，設(shè)置當(dāng)前聚類計(jì)數(shù)器!11= 1，當(dāng)前聚類(；=
仏lh循環(huán)計(jì)數(shù)器i = 2; 步驟S103 :在當(dāng)前所有聚類中查找聚類Ck，其中1《k《m，使得信號(hào)hi與聚類Ck 的差異性測(cè)度d(hi，Ck)最小; 步驟S104 :判斷d(Ck，hi)是否小于閾值 ，如果小于則執(zhí)行步驟S105，否則執(zhí)行 步驟S106 ; 步驟S105 :將hi加入到聚類Ck中，執(zhí)行步驟S107 ; 步驟S106 :新建一個(gè)聚類，聚類計(jì)數(shù)器m增1， Cm =仏J ，執(zhí)行步驟S107 ;
步驟S107 :循環(huán)計(jì)數(shù)器i增1 ; 步驟S108，判斷i是否大于信號(hào)總數(shù)n，如果是則執(zhí)行步驟S103，否則執(zhí)行步驟 S109 ; 步驟si09 :在建立的所有聚類中查找聚類c;，要求對(duì)(；中的所有信號(hào)所屬的傳感
器進(jìn)行匯總后，傳感器數(shù)量不少于3個(gè)，若存在符合條件的Cx則執(zhí)行步驟S110，否則結(jié)束；
步驟SI 10 :將Cx送入定位計(jì)算程序。
信號(hào)hi與聚類Ck之間的差異性測(cè)度d(hi，Ck)的計(jì)算方法可以選用現(xiàn)有的各種方法，例如可以采用平均測(cè)度法，即將h與聚類Ck中的所有信號(hào)的差異性測(cè)度值求和再取平均，如下式所示 <iGt) = - Z《A'、 式中，hj為聚類Ck中的信號(hào)，1為聚類Ck中的信號(hào)總數(shù)，d(hi， hj)為信號(hào)hj與hj
之間的差異性測(cè)度。d(hi，hj)的計(jì)算方法也可以選用現(xiàn)有的各種差異性測(cè)度計(jì)算方法，例
如可以采用互相關(guān)法，按照如下公式計(jì)算 舉,,力》=:i - max r o, ~~ 定位計(jì)算程序可以采用常用的三角定位算法。 圖3顯示了某次聲發(fā)射儲(chǔ)罐檢測(cè)中利用現(xiàn)有的聲發(fā)射儲(chǔ)罐罐底腐蝕檢測(cè)方法得到的聲源定位結(jié)果圖，從該圖中可以看出，聲源定位點(diǎn)組成了一個(gè)與儲(chǔ)罐同心，直徑約為30m的圓環(huán)，但比較模糊，且圓環(huán)寬度大約為5m，且總體來(lái)看聲源定位點(diǎn)比較散亂。圖4顯示了在此次聲發(fā)射儲(chǔ)罐檢測(cè)中采用本發(fā)明的聲發(fā)射儲(chǔ)罐罐底腐蝕檢測(cè)聲源定位方法的結(jié)果圖，從該圖中可以明顯看出，聲源定位點(diǎn)組成了一個(gè)直徑為20m與儲(chǔ)罐同心的圓環(huán)，圓環(huán)邊緣清晰，寬度為lm左右，而其余位置的聲源定位點(diǎn)相對(duì)較少，說(shuō)明噪聲減少。經(jīng)過(guò)查看罐內(nèi)結(jié)構(gòu)，我們得知儲(chǔ)罐內(nèi)恰有一個(gè)與儲(chǔ)罐同心直徑為20m的加熱盤管。經(jīng)過(guò)開罐檢測(cè)，明顯看到加熱盤管的腐蝕遠(yuǎn)比罐底板腐蝕嚴(yán)重。由此可見，采用本發(fā)明的聲發(fā)射罐底腐蝕檢測(cè)聲源定位方法可以更加準(zhǔn)確的捕獲由腐蝕導(dǎo)致的聲發(fā)射事件，進(jìn)而使對(duì)聲發(fā)射事件的定位結(jié)果更加準(zhǔn)確。
權(quán)利要求
一種聲發(fā)射儲(chǔ)罐罐底腐蝕檢測(cè)中聲源的定位方法，包括以下步驟1)將在聲發(fā)射事件定義時(shí)間內(nèi)獲得的聲發(fā)射信號(hào)按時(shí)間順序排序并進(jìn)行編號(hào)，分別為h1，h2，h3，…h(huán)n，n為事件定義時(shí)間內(nèi)獲得的聲發(fā)射信號(hào)總數(shù)；2)設(shè)置近似判定閾值Θ，設(shè)置當(dāng)前聚類計(jì)數(shù)器m＝1，當(dāng)前聚類Cm＝{h1}，循環(huán)計(jì)數(shù)器i＝2；3)在當(dāng)前所有聚類中查找聚類Ck，其中1≤k≤m，使得信號(hào)hi與聚類Ck的差異性測(cè)度d(hi，Ck)最?。?)判斷d(Ck，hi)是否小于閾值Θ，如果小于則執(zhí)行步驟5)，否則執(zhí)行步驟6)；5)將hi加入到聚類Ck中，執(zhí)行步驟7)；6)新建一個(gè)聚類，聚類計(jì)數(shù)器m增1，Cm＝{hi}，執(zhí)行步驟7)；7)循環(huán)計(jì)數(shù)器i增1；8)判斷i是否大于信號(hào)總數(shù)n，如果是則執(zhí)行步驟3)，否則執(zhí)行步驟9)；9)在建立的所有聚類中查找聚類Cx，要求Cx中包括至少3個(gè)傳感器接收到的信號(hào)，若存在Cx則執(zhí)行步驟10)，否則結(jié)束；10)將Cx送入定位計(jì)算程序。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種聲發(fā)射儲(chǔ)罐罐底腐蝕檢測(cè)中聲源的定位方法，包括1)將聲發(fā)射信號(hào)按時(shí)間排序并編號(hào)為h1，…h(huán)n；2)設(shè)置閾值Θ，聚類計(jì)數(shù)m＝1，聚類Cm＝{h1}，循環(huán)計(jì)數(shù)器i＝2；3)在當(dāng)前聚類中查找聚類Ck，1≤k≤m，使信號(hào)hi與Ck的差異性測(cè)度d(hi，Ck)最??；4)判斷d(Ck，hi)是否小于閾值Θ，若小于則執(zhí)行5)，否則執(zhí)行6)；5)將hi加到Ck中，執(zhí)行7)；6)聚類計(jì)數(shù)m增1，Cm＝{hi}；7)循環(huán)計(jì)數(shù)器i增1；8)判斷i是否大于信號(hào)總數(shù)n，若是則執(zhí)行3)，否則執(zhí)行9)；9)在建立的所有聚類中查找Cx，要求Cx中包括至少3個(gè)傳感器接收到的信號(hào)，若存在Cx則執(zhí)行步驟10)，否則結(jié)束；10)將Cx送入定位計(jì)算程序。本發(fā)明的定位方法能更準(zhǔn)確地捕獲由腐蝕導(dǎo)致的聲發(fā)射事件，使定位結(jié)果更準(zhǔn)確。
文檔編號(hào)G01N29/26GK101769900SQ20101010041
公開日2010年7月7日 申請(qǐng)日期2010年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月25日
發(fā)明者曾周末, 李一博, 王偉魁, 陳世利, 靳世久 申請(qǐng)人:天津大學(xué)