【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无损检测
，涉及。
技术介绍
随着国内外油气管道的逐步加长、运输量的逐步加大，油气管道高效安全地输送得到了广泛的重视。由于长时间的腐蚀、磨损以及意外的机械损伤等原因，铁磁性油气输送管道会形成各种各样的缺陷。为了防止泄露事故的发生，有必要利用管道检测装置对管道进行检测。漏磁检测法是无损检测的主要手段之一，它是针对管道这类高磁导率的铁磁性材料被磁化后，在有缺陷处磁力线发生弯曲变形，并且有一部分磁力线泄露出缺陷表面，利用传感器检测该泄漏磁场以及磁场强度，从而可判断缺陷存在与否以及缺陷的大小。漏磁检测法对测量环境要求低，且不需要耦合剂，具有极为广泛的应用领域和应用前景。但是，通过漏磁检测法采集到的信号，由于受到现场环境和被测管道内部铁磁性表面条件的影响，检测信号往往附带有大量的噪声，直接用于缺陷识别会严重影响检测结果的正确性，因此，需要采用合适的滤波方法处理漏磁信号。由于管道漏磁检测一般采用在线检测系统，被检测管道的长度可达数十千米，采集到的漏磁信号数据量巨大，普通滤波方法缺少对漏磁信号处理的针对性，因此滤波时间长，而且滤波后的信号特征点容易错位，影响对缺陷形状和尺寸的判断。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术提供。本专利技术的技术方案:一种管道漏磁信号自适应滤波装置，包括:数据采集器、调理电路、A/D转换器、数据采集控制器和数据处理器；所述数据采集器置于管道内，数据采集器的输入端作为该滤波装置的输入端采集管道漏磁信号，数据采集器的输出端连接调理电路的输入端，调理电路的输出端连接A/D转换器的输入端，A/D转换器的输...
【技术保护点】
一种管道漏磁信号自适应滤波装置，其特征在于：包括：数据采集器、调理电路、A/D转换器、数据采集控制器和数据处理器；所述数据采集器置于管道内，数据采集器的输入端作为该滤波装置的输入端采集管道漏磁信号，数据采集器的输出端连接调理电路的输入端，调理电路的输出端连接A/D转换器的输入端，A/D转换器的输出端与数据采集控制器的输入端相连接，数据采集控制器的输出端与数据处理器的输入端相连接，数据处理器的输出端作为该滤波装置的输出端输出自适应滤波后的管道漏磁信号；所述数据采集器由传感器构成，用于采集管道漏磁信号，并将其转化为模拟电信号后，送入调理电路；所述调理电路用于将数据采集器传送过来的模拟电信号进行滤波、放大后，输出给A/D转换器；所述A/D转换器用于将调理电路送来的模拟电信号转化为数字电信号，传送给数据采集控制器；所述数据采集控制器用于控制A/D转换器的各通道的转换顺序，接收A/D转换器传送来的数据并缓存，响应数据处理器的数据读取；所述数据处理器用于通过数据总线读取数据采集控制器缓存中的数据，并对管道漏磁信号进行滤波，并将滤波后的管道漏磁信号输出。
【技术特征摘要】
1.一种管道漏磁信号自适应滤波装置，其特征在于:包括:数据采集器、调理电路、A/D转换器、数据采集控制器和数据处理器； 所述数据采集器置于管道内，数据采集器的输入端作为该滤波装置的输入端采集管道漏磁信号，数据采集器的输出端连接调理电路的输入端，调理电路的输出端连接A/D转换器的输入端，A/D转换器的输出端与数据采集控制器的输入端相连接，数据采集控制器的输出端与数据处理器的输入端相连接，数据处理器的输出端作为该滤波装置的输出端输出自适应滤波后的管道漏磁信号； 所述数据采集器由传感器构成，用于采集管道漏磁信号，并将其转化为模拟电信号后，送入调理电路； 所述调理电路用于将数据采集器传送过来的模拟电信号进行滤波、放大后，输出给A/D转换器； 所述A/D转换器用于将调理电路送来的模拟电信号转化为数字电信号，传送给数据采集控制器； 所述数据采集控制器用于控制A/D转换器的各通道的转换顺序，接收A/D转换器传送来的数据并缓存，响应数据处理器的数据读取； 所述数据处理器用于通过数据总线读取数据采集控制器缓存中的数据，并对管道漏磁信号进行滤波，并将滤波后的管道漏磁信号输出。2.根据权利要求 1所述的管道漏磁信号自适应滤波装置，其特征在于，所述数据采集器由多个传感器构成，用于采集多路管道漏磁信号。3.根据权利要求1所述的管道漏磁信号自适应滤波装置，其特征在于，所述数据处理器对管道漏磁信号进行滤波，包括:利用关联区域生长算法将管道漏磁信号分为管道部件漏磁信号、管道缺陷漏磁信号和正常漏磁信号；对于管道缺陷漏磁信号，分别进行基于自适应阈值快速分水岭算法的特征点提取和基于小波滤波算法的滤波，再对滤波后的管道缺陷漏磁信号进行基于特征点的数据补偿；对于正常漏磁信号，利用滑动平均值算法进行滤波；将管道部件漏磁信号、数据补偿后的管道缺陷漏磁信号、滤波后的正常漏磁信号按里程重构成完整的管道漏磁信号。4.采用权利要求1所述的管道漏磁信号自适应滤波装置进行管道漏磁信号自适应滤波的方法，其特征在于，包括如下步骤: 步骤1:采集管道漏磁信号； 管道漏磁信号分为轴向管道漏磁信号和径向管道漏磁信号； 步骤2:利用基于关联区域生长算法，将采集到的管道漏磁信号进行分类，分为管道部件漏磁信号、管道缺陷漏磁信号和正常漏磁信号三类； 步骤3:利用基于自适应阈值快速分水岭算法，对步骤2得到的管道缺陷漏磁信号进行特征点提取； 步骤4:利用小波滤波算法对步骤2得到的管道缺陷漏磁信号进行滤波； 步骤5:利用步骤3提取的特征点，对经步骤4滤波后的管道缺陷漏磁信号进行基于特征点的数据补偿，得到补偿后的管道缺陷漏磁信号； 步骤6:利用滑动平均值算法，对步骤2得到的正常漏磁信号进行滤波，得到滤波后的正常漏磁信号；步骤7:将步骤2得到的管道部件漏磁信号、步骤5得到的补偿后的管道缺陷漏磁信号、步骤6得到的滤波后的正常漏磁信号按里程进行重构，组成完整的管道漏磁信号并输出。5.根据权利要求4所述的管道漏磁信号自适应滤波的方法，其特征在于，所述步骤2包括以下步骤: 步骤2.1:对管道漏磁信号进行基准校正，得到校正后的管道漏磁信号矩阵； 按式(I)分别对轴向管道漏磁信号和径向管道漏磁信号进行基准校正，得到校正后的轴向管道漏磁信号矩阵尤e Rm^和径向管道漏磁信号矩阵F e Rn^n ; fij = fiJ0—fi 中值⑴ 式中，fU(l为第i个传感器在第j里程点的原始电压值，V 中值为第i个传感器在所有里程点的原始电压值的中值，V ^ij为第i个传感器在第j里程点的基准校正后电压值，V ；ma为轴向传感器个数，个;πν为径向传感器个数，个；η为管道漏磁信号的数据里程点数； 步骤2.2:基于阈值法，对校正后的管道漏磁信号进行分割，得到可疑管道漏磁信号标记矩阵； 可疑管道漏 磁信号标记矩阵，包括:可疑轴向管道漏磁信号标记矩阵和可疑径向管道漏磁信号标记矩阵； 步骤2.3:根据步骤2.2得到的可疑管道漏磁信号标记矩阵，确定独立联通区域矩阵； 分别将步骤2.2.3得到的可疑轴向管道漏磁信号标记矩阵中值为I的相邻点记为同一区域和可疑径向管道漏磁信号标记矩阵& X中值为I的相邻点标记为同一区域，得到L个独立联通区域矩阵Cm, m = 1，2，…，L ; 步骤2.4:基于关联度方法，确定可疑管道漏磁信号种子； 步骤2.4.1:定义管道漏磁信号长度关联度和管道漏磁信号宽度关联度；n1=1/en2=w/d 式中，H1为管道漏磁信号长度关联度；1为能检测的最小缺陷长度，m ；e为信号采集器采样间隔，m; Il2为管道漏磁信号宽度关联度；w为能检测的最小缺陷宽度，m;d为信号采集器中传感器的周向间距，m; 步骤2.4.2:根据步骤2.3确定的独立联通区域矩阵，确定有效独立联通区域； 有效独立联通区域的确定方法为:统计步骤2.3得到的各个连通区域矩阵Cm的最大行数与最大列数，分别与管道漏磁信号长度关联度H1和管道漏磁信号宽度关联度H2比较，并判断是否各个连通区域矩阵Cm的最大行数大于管道漏磁信号长度关联度η !并且各个连通区域矩阵Cm的最大列数大于管道漏磁信号宽度关联度η 2，是，则对应连通区域判定为有效独立联通区域，否，则对应连通区域判定为无效独立联通区域； 步骤2.4.3:根据有效独立联通区域，在管道漏磁信号矩阵中查找可疑管道漏磁信号种子； 根据步骤2.4.2确定的各个有效独立联通区域，分别在轴向管道漏磁信号矩阵X和径向管道漏磁信号矩阵Y中找到对应的管道漏磁信号，将其标记为可疑管道漏磁信号种子；步骤2.5:采用区域生长算法，通过对步骤2.4.3得到的可疑管道漏磁信号种子进行生长，确定异常管道漏磁信号和正常管道漏磁信号； 所述异常管道漏磁信号，包括:轴向异常管道漏磁信号和径向异常管道漏磁信号；所述正常管道漏磁信号，包括:轴向正常管道漏磁信号和径向正常管道漏磁信号； 步骤2.5.1:确定轴向异常管道漏磁信号和轴向正常管道漏磁信号； 在轴向管道漏磁信号矩阵X中，将步骤2.4得到的各个轴向可疑管道漏磁信号种子，分别作为初始种子，并分别向各个初始种子的周围搜索，如果搜索到初始种子的相邻点满足管道漏磁信号值大于O，则将该相邻点作为新种子，再分别以新的种子进行搜索，直到所有种子区域不能扩张，将种子区域内的管道漏磁信号标记为轴向异常管道漏磁信号，种子区域外的管道漏磁信号标记为轴向正常管道漏磁信号； 步骤2.5.2:确定径向异常管道漏磁信号和径向正常管道漏磁信号； 根据里程位置和传感器位置将轴向管道漏磁信号矩阵X中轴向异...
【专利技术属性】
技术研发人员：汪刚，张化光，刘金海，吴振宁，冯健，马大中，许相凯，卢森骧，屈纯，周坤，刘喆，王一，于滨凯，林萌萌，李瑞雪，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21
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