密间隔腐蚀检测中检测信号的相关分析识别方法技术

一种密间隔腐蚀检测中检测信号的相关分析识别方法。本发明专利技术应用相关性分析的数学方法处理和识别密间隔检测设备阴极保护信号的中断周期，有效地解决了远程信号的同步问题。本发明专利技术方法包括：构建标准波形信号数据库、待分析波形信号的采样输入、波形信号的相关分析、波形信号识别和滤波、时钟漂移校正、滤波参数设置及波形信号输出。本发明专利技术应用相关分析法识别，可以有效地保证检测数据的准确性。不使用传统的ＧＰＳ卫星同步方式，减少了密间隔检测仪的部件，降低了系统的构成成本，同时拓展了密间隔检测系统的应用场合，比如在高大建筑物附近检测，或在阴极保护站内使用中断器，避免因ＧＰＳ信号质量不佳，而无法实施检测的情况发生。

【技术实现步骤摘要】
密间隔腐蚀检测中检测信号的相关分OT^J，^Tlt领域本专利技术属于皿管直阴极，
，属于腐蚀探测、阴极，、模式识别、 ^A^统多^fi]^X的目
背景^密间隔检测(Close Interval Potential Survey, CIPS)技术是当今埋地钢MtWt4检测的^HS术方法之一。密间隔腐蚀检测仪;！M:在埋地钢质tili珞由上方的地面测量，的阴极w^电位与距离的详细^情况，^,阴极，有效性的检测及im。CIPS检测仪由一个高灵敏的毫伏表、阴极做电流断流器、CIPS的静^[^记录仪、Cu/CuS04 半电池探杖和自，设备乡賊。，CIPS法检测时，在阴极旨电源输出线串接上电流断流器， 它以特定的周斯'^ffl'或'断开(ON/OFF)阴极做电流为t^^^一个检测电流信号。检测者 利用探tt^髓離的阴保电腿行准确测试。具体的操f^法是，毫伏表的输入一^iM— 条足够长的导线与管体,电气连接，另一端连接检测探杖，在,沿线ife^h的任意位置进行 检测。 法會,不受常规测量方法对测微的 ，更重要的是，肚壤电阻報高的地区， 舰CP电流的断开时亥啲阴极做电位，可以有效地消除IR降对微电位测量准确性的影响。 3tii^l^断电位的对比分析可以得至瞎关防腐层、杂散电流等有用信息，使检测结果更为全cips静^m^记录仪是在密间隔检测时，用于监测并记录管线路由上、固定健(测微) 上的阴极 电位变化情况。检测人员fflii记录器以一定的时间间隔记录检测时段内保护电流的 通断电位，^!tb^t观蹈果中的她电流和杂散电流干鄉响进行修正。在^t检测系统中，CIPS检测仪、静^^记录仪与电流断流器必须鹏严格的检测同步。 传统的娜记录^M页絲GPS引擎，来实现记录周期与做电、繊断的严格同妒。这种方法 要求记录^1、须在倉辦良好地接收GPS信号的条件下工作，而对于某些城市环境，筑物内实施 记录的斜牛下，难以满^用现场接MM信号的^f牛。财卜，检测ia^的ON/OFF电位^!31电流中断器对1^旨电 行严格的周期中断来产 生的，测得的电位信号舰也应该是具有严格周期性。但是，由于^tm统中管体的电抗和极化 作用，以及受她电流驗散电流的干J體因素，可能破坏记录條样娜的明显周斯性。由于 记录仪与中断器^用不同的系统时钟，尽管当前的系统时钟精度舰艮高，但由ffi差积累 的原因，长时间记录的过程势必会产生无法接受的定时误差。这倾差M为检测周期与CP电流 通断周期的偏移，从而导娜己录魏ON/OFF电位的测量觀。检测信号的相效析方法在埋地魏漏水测i妨法中常用的是信号分析方法。漏7W目关仪是 fflii在tmi:可能漏水点的两侧，安装两个漏水噪音传繊来接收漏水点发出的振动噪音信号，ilii两个信号的相关性分tH十算，得出漏7k噪音信号传导到^传S^置时的时间延迟(时间 差)。在巳知两个传 之间的精确距离和振动波在皿上的传播速度，就可以计算出漏水点的距离值。f^的公式为漏水点距离传 的距离=(传 间距离-时间延迟*,) /2 。在埋地tirt方的地面上，应用相M析方法M:波形相^^析，得出地面上电位信号 与tm端阴极W电流的电流断流器发出的阴极做电流波形的相关性，进而计算出检测im 记录仪与断流器中断周期之间的时间差，需要解决埋地髓由于分布电感和电容对波形产生的畸 变、以及^ti^):多可能干扰因素離测信号鄉产生的干腊问题。财卜，对地面电位信号，进行波形i朋ij，对于单一波形5￡法进行相关分析。必须M:—个 与电流中断器发出信号的标准波形有高度一致性的波形娜库，鹏波形库内的适合波形与检测 信号波形进行相M析，才育激可以有效识别出阴极 电位的真实模式，达到提高设备的抗干 扰能力、M^检测设备的fi^禾，的目的。
技术实现思路
本专利技术目的，决在1^检测系统的信号采 :程中不同检测设备模±央之间的信号 精确同步及时粥票移的问题，鄉一种。该方法 集相M析的数学方法、微弱电位信号采集、模式识别、^A式系统等技术为一体。使检测更为 简单、有效。本专利技术应用相关性分析的数学方法处理和识别检观瞻号的原理和实现的技术手段，可以有效 地解决远程信号的同步问题，而取代当前检测设备中gps卫星信号的同步方法。本专利技术所依据的相^h析的数学方法船胃相关是指事物、现象(变量)之间存在着一定的相互关系。相关^m又称为统计关系， 是指 C)之间在客ail^的相互依存关系。它与数学上的严格函数关系不同，其本身 没有严格的——对应性。断胃的统计相关也就^^一定数量1^辨本中概括出来的一种统计结论。 相M析是研究变量之间相互关系和相关密切程度的数学方、法。统计学中的相M析则是要从数量方面来研究两种或两种以上^i之间的关K^。对于确定性信号来说，两个变量之间可以用函数M来描述，两者之间——对应并为确定的 数值。然丽个随机體之间就不倉調函数ss^ii，也不具有确定的数学关系。但如果两个随 机变量之间具有某种内在的物理^^。那么，舰大量的统i报是可以发现它们之间雜着某种 虽然不精确、但却具有相应的、表征辦性的近似絲(如图2)。数学上，对于两錢x、 y之间的相关禾iSffl相絲数Pxy标，其定义为=五[(x一fe)(少一 )] P砂— c^ (1)式中，E为数学期望；A, My分别为随机體x(t)和y(t)的均值，Mx-E[x彻，My = E[y(t)]; ax, Oy分别为随机^Sx(t)和y(t)的标,，且CTX2 ,[X(,)卞] CT〗 6]2}根据丽-许瓦兹不等式E{[x(t)-〃r〗[:K0-a^]}2 s五([4,)-〃,]2〉五([:K,) —a^]2}，故知1 |2。当|Pxy| = l时，所有的娜^1^[少(/)-^] = ^(/) —A]的直线上，说明x(t)、 y(t)两变量是理想的线性^^。 Pxy= —l时也是理想的线性相关，只不體线的斜率为负。 当lPxy卜0时，贝敝明两个體之间完好关。为了魏随机體x (t)和y (t)之间是否有一定的线性^^，还可以采用體x (t)和y (t)在不同时刻的乘积平均来描述，称为相关函数，用Rxy②^^。对于周期函数，艮P:0) = )1^|>旨+一 (2)式中，TE(-oo， oo)，是与时间变量t无效量，称为时间蹈g。所以，相关函数是时间舰 T的函数。设y(t+T)是y(t)时延T后的样本，对于X(t)和y(t4T)的相^^数Px(t)y(一，简写为Pxy(T)， 由式(1)和式(2)得相絲数和相关函数的絲为/^Xy/ CT乂CT少 (3)计,关系数通常有积差相关法、等级相关法、点双列相关腾三种方法。积差相关法对于 信号处理更为适用，本专利技术中应用的就是积差相关法，具#^法如下。积^相关又称为积矩相关，它是由统计学家^/尔鹏出的，称为皮尔逊相关。它是求直线相关的最基本:^法，通常以g^^。计算的公式为g:Exy线Sy (4) g是X和Y两数列之间的相关系数， x = X-X糊。即X数列中各識与其平均lfctM y = Y-Y平均。即Y数列中各皿与其平均lfct^X翻的标縫， Sy= Y翻的标縫， Ixy=各对离^m积的总和， N=数列的个数C的总对数)在密间隔 记录仪中采集的电位信号呈周期变化，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种密间隔腐蚀检测中检测信号的相关分析识别方法，其特征在于该方法包括：　　　　第一、标准波形信号数据库：由一系列典型信号模式下，按照每一个中断模式中的电流通断比例对电压信号采集的每个标准波形信号组成；每个标准波形的构建方法为，以１６位数据长度，１２８个采样波形数值构成一个标准波形，以及该波形的ＯＮ电位时间长度、ＯＦＦ电位时间长度ｍＳ、数字滤波的带通起始、截止频率值Ｈｚ；　　　　第二、待分析波形信号的采样输入：用户根据现场的精度要求，设置信号采样的频率，通过１６位高精度Ａ／Ｄ模数转化器电路，将最大５Ｖ最小０．１ｍＶ的电压信号，以系统设置的采样频率和采样周期进行采样，并输入到记录仪的采样数据存储器中；　　　　第三、波形信号相关分析：采用相同周期、不同标准波形下，对采样数据存储器中的信号与标准波形信号数据库中匹配的波形进行相关分析，求出一个采样周期内，不同起始点的一系列相关系数ｇ，计算公式为：ｇ＝Σｘｙ／ＮＳ↓［ｘ］Ｓ↓［ｙ］，最大相关系数对应的起始点则是相关条件下的时钟延迟因子；其中：　　　　ｇ是Ｘ和Ｙ两数列之间的相关系数，　　　　ｘ＝Ｘ－Ｘ↓［平均］，即Ｘ数列中各量数与其平均数之差，　　　　ｙ＝Ｙ－Ｙ↓［平均］，即Ｙ数列中各量数与其平均数之差，　　　　Ｓ↓［ｘ］＝Ｘ数列的标准差，　　　　Ｓ↓［ｙ］＝Ｙ数列的标准差，　　　　Σｘｙ＝各对离差乘积的总和，　　　　Ｎ＝数列中的数据个数，即采样和标准波形的数据点数；　　　　第四、波形信号识别和滤波：根据上步相关分析计算得出的延迟因子，以及应用不同标准波形的最大相关值，识别出最为合理的标准波形下信号延迟的延迟因子；当延迟因子超出可能漂移数值范围的５０％时，判定本次相关分析失败；　　　　第五、时钟漂移校正：在成功相关分析的条件下，应用该延迟因子校正数据采据模块内的系统时钟漂移，并保存本次校正的系统时间。...

【技术特征摘要】
CN 2008-4-15 20081005273491. 一种密间隔腐蚀检测中检测信号的相关分析识别方法，其特征在于该方法包括第一、标准波形信号数据库由一系列典型信号模式下，按照每一个中断模式中的电流通断比例对电压信号采集的每个标准波形信号组成；每个标准波形的构建方法为，以16位数据长度，128个采样波形数值构成一个标准波形，以及该波形的ON电位时间长度、OFF电位时间长度mS、数字滤波的带通起始、截止频率值Hz；第二、待分析波形信号的采样输入用户根据现场的精度要求，设置信号采样的频率，通过16位高精度A/D模数转化器电路，将最大5V最小0.1mV的电压信号，以系统设置的采样频率和采样周期进行采样，并输入到记录仪的采样数据存储器中；第三、波形信号相关分析采用相同周期、不同标准波形下，对采样数据存储器中...

【专利技术属性】
技术研发人员：林守江，
申请(专利权)人：天津市嘉信技术工程公司，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]