层状管道损伤位置分析方法技术

本发明专利技术提供一种层状管道损伤位置分析方法，该方法包括：获取待检测层状管道上作动器工作时反馈的传感信号，对传感信号进行小波包分解处理，基于分解后信号进行能量计算，得到实际损伤指数；确定待检测层状管道对应的目标损伤位置关系表；根据传感信号、以及基于目标损伤位置关系表得到的实际损伤指数对应的目标损伤相对轴向距离，确定待检测层状管道上产生损伤的区域位置。也即，通过小波包分解方法对底层传感信号的低频和高频信号多层分解，提高传感信号的时域分辨率，从而根据分解后的信号得到的实际损伤指数更为准确，并且结合目标损伤位置关系表能够快速且高效的识别出待检测层状管道上损伤所处的位置，提高了位置识别的准确性。的准确性。的准确性。

【技术实现步骤摘要】
层状管道损伤位置分析方法


[0001]本专利技术涉及土木建筑中管道损伤检测
，尤其涉及一种层状管道损伤位置分析方法。

技术介绍

[0002]管道运输在国民经济、国防工业、日常生活等方面都发挥着重要作用，石油、天然气、热网、自来水管道等已经成为国家经济和国民生活密不可分的重要基础设施，保障其可靠运行，重要性不言而喻。然而，管道结构在长期的服役过程中，环境侵蚀、材料老化、荷载效应、人为或自然的突变效应等灾害因素的耦合作用将不可避免地导致损伤累计和抗力衰减，导致其抵抗自然灾害、正常载荷以及环境作用能力的下降，引发管道泄漏事故并造成灾难性后果。因此，可靠的管道结构损伤识别方法成为亟待解决的问题。
[0003]以往多数对单层管道结构进行信号处理和结构损伤识别研究，但目前工程应用的管道结构大多为层状管道结构，其保温层和防腐层对于超声导波在钢管传播性质影响巨大，使得超声导波在钢管传播时在不同材料的界面位置发生透射和漫反射，也是超声导波能量泄露的通道，直接导致接收的传感信号波包复杂、幅值降低，无法准确分析信号内容，因此本专利技术的应用对象为层状管道结构损伤位置的分析方法。
[0004]在对发生损伤的管道进行管道修补或覆土开挖时，需要确定损伤所在位置，以实现针对性的修补，而关于管道结构损伤位置的分析，以往多采用脉冲回波法，提取传感信号观察反射回波出现的时间，根据传播速度、时间和距离的关系，计算损伤位置。但是，这种方法出现的弊端在于，如果多个损伤之间距离较近、或者损伤反射回波与端部反射回波重叠，即传感信号的波包重叠、混乱，直接导致无法判断是否存在损伤，更不能准确判断损伤位置。尤其对于层状直管结构，由于结构多层材料的几何、物理性质复杂、各项异性等原因导致的超声导波在传播过程中因模态转换、层间反射等导致的接收到的传感信号混乱、波包复杂的情况。在层状直管结构各项异性条件下且损伤位置的不确定的影响，准确进行损伤位置分析是目前亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种层状管道损伤位置分析方法，用以解决现有技术中层状管道的损伤位置相对轴向距离较小无法识别，导致损伤位置检测识别准确性低的缺陷，实现通过小波包分解方法对底层传感信号的低频和高频信号多层分解，提高传感信号的时域分辨率，从而根据分解后的信号得到的损伤指数确定多个损伤间的损伤相对轴向距离，从而确定管损伤所在的位置，提高了层状管道损伤位置检测识别的准确性。
[0006]本专利技术提供一种层状管道损伤位置分析方法，所述方法包括：
[0007]获取待检测层状管道上对PZT组成的作动器施加的压电超声导波经过多个非贯穿损伤时反馈的传感信号，对所述传感信号的时间序列添加符合正态分布的白噪声后进行小波包分解处理，基于分解后信号进行能量计算，得到实际损伤指数，所述待检测层状管道的
结构包括结构层与外包层；
[0008]确定所述待检测层状管道对应的目标损伤位置关系表，所述目标损伤位置关系表是根据压电超声导波在所述待检测层状管道传播时的传播机理与对应的损伤指数确定的，所述目标损伤位置关系表由至少一个损伤相对轴向距离和至少一个损伤指数关系组成；
[0009]根据所述传感信号、以及基于所述目标损伤位置关系表得到的所述实际损伤指数对应的目标损伤相对轴向距离，确定所述待检测层状管道上产生损伤的区域位置。
[0010]根据本专利技术提供的一种层状管道损伤位置分析方法，所述确定所述待检测层状管道对应的目标损伤位置关系表，包括：
[0011]获取所述待检测层状管道的管道信息，所述管道信息包括管道材料和管道结构；
[0012]通过所述管道信息更新预设的初始损伤位置关系表，得到所述待检测层状管道对应的目标损伤位置关系表，所述初始损伤位置关系表由至少一组初始损伤相对轴向距离与损伤位于所述初始损伤相对轴向距离时的损伤指数数组得到的损伤指数关系组成。
[0013]根据本专利技术提供的一种层状管道损伤位置分析方法，所述通过所述管道信息更新预设的初始损伤位置关系表，得到所述待检测层状管道对应的目标损伤位置关系表，包括：
[0014]基于脉冲回波法对所述传感信号进行处理，确定出所述待检测层状管道的第一损伤实际位置；
[0015]通过所述管道信息与所述第一损伤实际位置更新所述初始损伤位置关系表中的初始损伤相对轴向距离，得到目标损伤相对轴向距离；
[0016]计算出当损伤位于所述目标损伤相对轴向距离时损伤指数关系中损伤指数的数值，基于多个所述目标损伤相对轴向距离与更新后的损伤指数关系形成所述待检测层状管道的目标损伤位置关系表。
[0017]根据本专利技术提供的一种层状管道损伤位置分析方法，所述确定所述待检测层状管道对应的目标损伤位置关系表之前，所述方法还包括：
[0018]根据预设的管道信息与多损伤位置模拟出层状管道模型，所述多损伤位置包括第一损伤模拟位置和第二损伤模拟位置；
[0019]获取层状管道模型上对PZT组成的作动器施加的压电超声导波经过非贯穿损伤时反馈的第一模拟传感信号；
[0020]对所述第一模拟传感信号进行波包分析，得到第一损伤模拟位置和第二损伤模拟位置对应的损伤反射回波发生波包开始分离与完全分离时的初始损伤相对轴向距离，所述初始损伤相对轴向距离与所述层状管道模型的管道信息、第一损伤模拟位置有关；
[0021]对多个损伤位于所述初始损伤相对轴向距离内的层状管道模型进行损伤模拟，创建所述初始损伤相对轴向距离对应的损伤指数关系；
[0022]基于多个所述初始损伤相对轴向距离与多个所述损伤指数关系的映射关系，构建初始损伤位置关系表。
[0023]根据本专利技术提供的一种层状管道损伤位置分析方法，所述对所述第一模拟传感信号进行波包分析，得到第一损伤模拟位置和第二损伤模拟位置对应的损伤反射回波发生波包开始分离与完全分离时的初始损伤相对轴向距离，包括：
[0024]获取压电超声导波在所述层状管道模型中的传播机理与所述模拟传感信号时域图；
[0025]基于传播机理与所述模拟传感信号时域图对第一模拟传感信号进行波包分析，确定波包开始发生分离时的第一位置点以及波包完全发生分离时的第二位置点；
[0026]基于所述第一位置点与所述第二位置点将所述层状管道模型进行区域划分，得到多个初始损伤相对轴向距离。
[0027]根据本专利技术提供的一种层状管道损伤位置分析方法，所述对多个损伤位于所述初始损伤相对轴向距离内的层状管道模型进行损伤模拟，创建所述初始损伤相对轴向距离对应的损伤指数关系，包括：
[0028]获取所述层状管道模型预设的模型工况，所述模型工况包括不同的第一损伤模拟位置、以及第一损伤模拟位置与第二损伤模拟位置对应的多个损伤轴向距离数据组成的工况；
[0029]对多个模型工况进行遍历，对遍历到的模型工况执行以下步骤：
[0030]在当前的所述模型工况下，获取所述待检测层状管道上作动器工作时反馈的第二模拟传感信号；
[0031]对所述第二模拟传感信本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种层状管道损伤位置分析方法，其特征在于，所述方法包括：获取待检测层状管道上由PZT组成的作动器施加的压电超声导波经过多个非贯穿损伤时反馈的传感信号，对所述传感信号的时间序列添加符合正态分布的白噪声后进行小波包分解处理，基于分解后信号进行能量计算，得到实际损伤指数，所述待检测层状管道的结构包括结构层与外包层；确定所述待检测层状管道对应的目标损伤位置关系表，所述目标损伤位置关系表是根据压电超声导波在所述待检测层状管道传播时的传播机理与对应的损伤指数确定的，所述目标损伤位置关系表由至少一个损伤相对轴向距离和至少一个损伤指数关系组成；根据所述传感信号、以及基于所述目标损伤位置关系表得到的所述实际损伤指数对应的目标损伤相对轴向距离，确定所述待检测层状管道上产生损伤的区域位置。2.根据权利要求1所述的层状管道损伤位置分析方法，其特征在于，所述确定所述待检测层状管道对应的目标损伤位置关系表，包括：获取所述待检测层状管道的管道信息，所述管道信息包括管道材料和管道结构；通过所述管道信息更新预设的初始损伤位置关系表，得到所述待检测层状管道对应的目标损伤位置关系表，所述初始损伤位置关系表由至少一组初始损伤相对轴向距离与损伤位于所述初始损伤相对轴向距离时的损伤指数数组得到的损伤指数关系组成。3.根据权利要求2所述的层状管道损伤位置分析方法，其特征在于，所述通过所述管道信息更新预设的初始损伤位置关系表，得到所述待检测层状管道对应的目标损伤位置关系表，包括：基于脉冲回波法对所述传感信号进行处理，确定出所述待检测层状管道的第一损伤实际位置；通过所述管道信息与所述第一损伤实际位置更新所述初始损伤位置关系表中的初始损伤相对轴向距离，得到目标损伤相对轴向距离；计算出当损伤位于所述目标损伤相对轴向距离时损伤指数关系中损伤指数的数值，基于多个所述目标损伤相对轴向距离与更新后的损伤指数关系形成所述待检测层状管道的目标损伤位置关系表。4.根据权利要求2所述的层状管道损伤位置分析方法，其特征在于，所述确定所述待检测层状管道对应的目标损伤位置关系表之前，所述方法还包括：根据预设的管道信息与多损伤位置模拟出层状管道模型，所述多损伤位置包括第一损伤模拟位置和第二损伤模拟位置；获取层状管道模型上对PZT组成的作动器施加的压电超声导波经过非贯穿损伤时反馈的第一模拟传感信号；对所述第一模拟传感信号进行波包分析，得到第一损伤模拟位置和第二损伤模拟位置对应的损伤反射回波发生波包开始分离与完全分离时的初始损伤相对轴向距离，所述初始损伤相对轴向距离与所述层状管道模型的管道信息、第一损伤模拟位置有关；对多个损伤位于所述初始损伤相对轴向距离内的层状管道模型进行损伤模拟，创建所述初始损伤相对轴向距离对应的损伤指数关系；基于多个所述初始损伤相对轴向距离与多个所述损伤指数关系的映射关系，构建初始损伤位置关系表。
5.根据权利要求4所述的层状管道损伤位置分析方法，其特征在于，所述对所述第一模拟传感信号进行波包分析，得到第一损伤模拟位置和第二损伤模拟位置对应的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李赢，阎石，王晓初，曲灵芝，
申请(专利权)人：防灾科技学院，
类型：发明
国别省市：