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管道超声内检测数据信号在线压缩处理研究

作　者: 马杰
导　师: 戴波
学　校: 北京化工大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 数据压缩超声波相关度功率谱
分类号: TP274.53
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 65次
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内容摘要

当检测管道长度达到数十公里时,独立在管道内运行的检测器扫描检测管道腐蚀情况就面临海量数据的存储问题。一个A扫描波形数据量主要由采样频率和采样时间决定,为了使数据完整清晰需要选用较高采样频率和采样时间。这就变成了一个非常棘手的问题,提高采样频率和采样时间必然显著的增加需要采集的数据容量。由于受到管道内空间的限制,管道探伤机器人在结构上必须非常紧凑并具有高集成度。所以管道机器人的信息处理计算单元的缓存容量就受了很大制约,简单快速有效的压缩算法的研究就显得相当重要,是解决管道数据海量问题的关键技术。为了解决管道数据海量存储问题,国内已提出的解决问题方案主要有数据预处理和直接数据压缩的方法。由于数据预处理和直接数据压缩这两种方法都是为了提高对原始数据的压缩程度,解决数据海量存储问题。而且数据预处理是在数据存储前筛选数据,而直接数据压缩是将数据压缩后存储,两者可以结合起来考虑,即对采集到的数据进行筛选后,对筛选到的缺陷数据进行数据压缩。基于此,本文提出了一套更好的管道数据在线压缩方案,具体分为两步：1.用数据相关度理论对原始数据进行筛选。数据相关度理论相比厚度特征比较法而言,由于它是根据计算采集到的波形数据跟标准波形数据(管道无变形,内外壁无腐蚀情况的管道样本数据)的相似程度来判断和筛选数据,而不是通过容易出错的管壁壁厚去筛选数据,在理论上有效的弥补了厚度特征比较法无法判断复杂坑状腐蚀的技术难点。2.用功率谱特定频段数据保存法对1筛选得到的管道腐蚀缺陷数据进行数据压缩并保存。该方法是对数据相关度的有效补充,如果仅仅以数据相关度方法来节省容量,而不对筛选的数据进行保存的话,没有波形数据,离线后将无法通过单一的数值去判断管道腐蚀类型。而如果没有数据相关度理论对数据进行预处理判断是否缺陷,功率谱特定频段数据保存法的压缩能力还是极其有限。两者是相互依存的关系。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-14
第一章绪论  14-20
  1.1 课题来源  14
  1.2 国内外油气管道发展及管道安全现状  14
  1.3 管道在线内检测技术简介  14-16
  1.4 管道超声检测数据压缩的必要性  16
  1.5 国内已提出解决管道数据海量存储问题的方案和存在的问题  16-18
  1.6 本文提出的解决问题的方案  18
  1.7 本文的研究内容  18-20
第二章基于相关系数法的在线缺陷识别  20-28
  2.1 相关系数法的基本原理  20-21
    2.1.1 数据预处理方法浅谈  20
    2.1.2 数据预处理的新方法——相关系数法  20-21
  2.2 用相关系数法对不同腐蚀类型的管壁进行缺陷识别  21-26
    2.2.1 实验样本的选择  21-25
    2.2.2 结果分析  25-26
  2.3 结论  26-28
第三章基于功率谱估计的管道超声数据压缩  28-44
  3.1 功率谱估计在线数据压缩方面的优势  28
  3.2 功率谱估计在线数据压缩方法的原理  28-30
    3.2.1 超声检测回波分析  28-29
    3.2.2 脉冲反射周期法  29-30
  3.3 功率谱估计法在在线压缩方面的应用  30-39
  3.4 用相关度检验实验数据压缩还原分析  39-40
  3.5 对频谱取样区间的选择问题常见错误评析  40-44
第四章功率谱估计压缩法对不同采样率下的各种缺陷类型的压缩  44-54
  4.1 实验样本来源  44
  4.2 100M采样率的情况对三种样本类型的压缩  44-48
  4.3 50M采样率的情况对三种样本类型的压缩  48-49
  4.4 20M采样率的情况对三种样本类型的压缩  49-54
第五章总结与展望  54-56
参考文献  56-60
致谢  60-62
研究成果及发表的学术论文  62-64
作者和导师简介  64-66
北京化工大学硕士研究生学位论文答辩委员会决议书  66-67

管道超声内检测数据信号在线压缩处理研究

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