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罐底腐蚀声发射信号降噪研究

作　者: 赵佳
导　师: 于洋
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 精密仪器及机械
关键词: 罐底腐蚀声发射检测独立分量分析信号处理降噪
分类号: TH878
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

石油已经成为人类社会不可缺少的资源,因此如何安全地储存石油受到人们越来越多的关注。大型油罐是用来储存石油的主要设备,所以非常有必要保证储油罐的安全。储罐罐底是储罐中最难检测的部分,目前常用的检测方法有:超声波检测、射线检测、涡流检测、漏磁检测、磁粉检测、渗透检测等,然而这些传统的检测方法耗时长,费用高,而且不能对储罐进行实时的检测,而声发射检测技术具有这些传统的检测方法无法比拟的优点,正逐渐被广泛应用。本文研究了声发射检测技术在储罐底板腐蚀检测中的应用,并对产生的信号进行了处理。本文介绍了罐底腐蚀声发射检测的基本原理,研究了罐底腐蚀声发射信号的类型、产生原因及其影响因素,并对检测过程中的噪声信号类型进行了分析和总结,以及借鉴了几种排除噪声信号的方法,如频率鉴别、幅度鉴别、软件鉴别和空间鉴别。同时通过对比多种不同的现代信号处理方法,最终通过基于独立分量分析的fastICA算法对罐底腐蚀声发射信号进行降噪研究,仿真过程实现了对双指数模型声发射信号与噪声信号混合信号的分离,从分离结果可以看出fastICA算法能够有效地区分这两种信号,验证了该算法的有效性。本文利用了PCI-2声发射采集系统进行实验研究,搭建了低碳钢钢板腐蚀声发射实验平台,配置了10%的FeCl3·6H2O溶液作为腐蚀溶液。在实验的过程中,需要实时地记录腐蚀声发射信号的波形,目的是通过对腐蚀声发射信号分析和处理得到腐蚀声发射信号具体的信息。实验结果表明,腐蚀声发射信号可分为:突发型、连续型及混合型,且腐蚀声发射信号的事件数随着腐蚀的持续进行呈现不同的趋势,可以明显地观察到腐蚀声发射信号的事件数随着腐蚀的深入而增加。该实验结论对实际的罐底腐蚀声发射检测有一定的借鉴价值。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-17
  1.1 罐底检测的意义  10
  1.2 常见的储罐底板检测方法  10-13
  1.3 声发射检测  13-14
  1.4 声发射检测国内外研究状况  14-16
  1.5 罐底腐蚀声发射检测的难点  16
  1.6 本文主要研究内容  16-17
第二章罐底腐蚀声发射检测  17-28
  2.1 声发射基本知识  17-19
    2.1.1 声发射的定义  17
    2.1.2 声发射信号  17-19
  2.2 罐底腐蚀声发射检测  19-28
    2.2.1 金属腐蚀  19
    2.2.2 金属腐蚀原因  19-23
    2.2.3 储罐底板腐蚀声发射检测原理  23-24
    2.2.4 影响储罐底板腐蚀声发射信号的因素  24
    2.2.5 罐底腐蚀声发射检测中的干扰噪声  24-25
    2.2.6 排除噪声的方法  25-28
第三章声发射信号处理  28-41
  3.1 特征参数分析法  28-31
  3.2 波形分析法  31-32
    3.2.1 傅里叶变换  31
    3.2.2 频谱分析  31-32
  3.3 几种常用的时频信号处理方法  32-41
    3.3.1 短时傅里叶变换STFT  32-33
    3.3.2 小波变换  33-36
    3.3.3 Wigner-Ville 分布（WVD）  36-37
    3.3.4 分形分析  37-39
    3.3.5 分数阶Fourier 变换  39-41
第四章基于独立分量分析的罐底腐蚀声发射信号降噪研究  41-52
  4.1 独立分量分析  41-45
  4.2 fastICA 算法  45-50
  4.3 基于fastICA 的罐底腐蚀声发射信号降噪  50-52
第五章钢板腐蚀声发射实验  52-66
  5.1 实验研究  52-54
  5.2 实验过程  54-66
    5.2.1 实验溶液的配制  54
    5.2.2 断铅实验  54-56
    5.2.3 腐蚀实验  56-66
第六章结论  66-67
参考文献  67-70
附录A  70-73
在学研究成果  73-74
致谢  74

罐底腐蚀声发射信号降噪研究

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