基于稀疏小波重构的钻杆疲劳裂纹超声微弱信号增强方法技术

技术编号:46020194 阅读:14 留言:0更新日期:2025-08-05 19:25
本发明专利技术涉及一种基于稀疏小波重构的钻杆疲劳裂纹超声微弱信号增强方法,属于钻杆裂纹无损检测领域。采用多阵元超声数据试验对钻杆缺陷状态检测,通过小波消噪结果分析,对目标特征进行增强,基于自适应阈值获取裂纹识别特征。将检测的信号经小波分解及阈值处理后,将噪声信号除去,再对分解后的每一层小波系数进行重构,从而获得去噪后的超声检测信号。本发明专利技术克服了强噪声背景下微弱裂纹信号解耦难题,实现钻杆螺纹根部缺陷的精准定位与量化评估,从而提升煤矿井下钻杆微裂纹检测的可靠性,为构建智能化瓦斯抽采安全监测体系提供核心技术支撑。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于钻杆裂纹无损检测领域,涉及一种基于稀疏小波重构的钻杆疲劳裂纹超声微弱信号增强方法


技术介绍

1、在煤矿瓦斯抽采作业中,钻杆作为井下关键承力部件长期承受交变载荷与复杂地质应力作用,其螺纹接合处及杆体表面易萌生微裂纹缺陷。据统计,钻杆断裂事故中超过65%源于螺纹根部0.2-0.5mm级微裂纹的扩展失效,而现有检测技术在井下复杂工况下的缺陷检出率不足40%。这一技术瓶颈严重威胁煤矿安全生产,每年造成超百亿元经济损失。传统无损检测技术中,涡流检测因钻杆螺纹非平整表面引发的磁场畸变导致误检率达15-30%,且无法穿透泥浆介质覆盖层;x射线检测虽具备高分辨率特性,但存在设备笨重、辐射防护要求高等问题,难以实现井下原位检测;常规超声波检测技术虽在实验室环境下对>1mm裂纹具有较好检测效果,但在实际作业中受泥浆介质衰减(信号衰减率>60db/m)、强机械振动(峰值加速度≥15g)及温度梯度(井深3000m温差达80℃)影响,导致0.5mm以下微裂纹检出率骤降至35%以下。现有研究表明,超声回波信号在钻杆螺纹结构中的传播呈现多路径反射、频散效应显本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于稀疏小波重构的钻杆疲劳裂纹超声微弱信号增强方法,其特征在于,该方法具体包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的钻杆疲劳裂纹超声微弱信号增强方法,其特征在于,步骤S1中,小波分解具体包括:选用‘db5’小波基函数,在已选取的小波基函数基础上选择小波分解层数。

3.根据权利要求1所述的钻杆疲劳裂纹超声微弱信号增强方法,其特征在于,步骤S2中,阈值函数的选取,具体包括:启发式阈值法、极大极小阈值法、无偏风险估计阈值法或固定阈值法。

4.根据权利要求3所述的钻杆疲劳裂纹超声微弱信号增强方法,其特征在于,步骤S2中,所述启发式阈值法具体为:假设小波系...

【技术特征摘要】

1.一种基于稀疏小波重构的钻杆疲劳裂纹超声微弱信号增强方法,其特征在于,该方法具体包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的钻杆疲劳裂纹超声微弱信号增强方法,其特征在于,步骤s1中,小波分解具体包括:选用‘db5’小波基函数,在已选取的小波基函数基础上选择小波分解层数。

3.根据权利要求1所述的钻杆疲劳裂纹超声微弱信号增强方法,其特征在于,步骤s2中,阈值函数的选取,具体包括:启发式阈值法、极大极小阈值法、无偏风险估计阈值法或固定阈值法。

4.根据权利要求3所述的钻杆疲劳裂纹超声微弱信号增强方法,其特征在于,步骤s2中,所述启发式阈值法具体为:假设小波系数为wt,l为n个wt平方的和,η=(l-n)/n,γ=(log2 n)3/2/n,则启发式阈值的数学表达式为:

...

【专利技术属性】
技术研发人员:孟祥辉王杰罗华王清峰谢杰张始斋刘思聪曹柳冯桂弘蒲剑
申请(专利权)人:中煤科工集团重庆研究院有限公司
类型:发明
国别省市:

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