海底管道漏磁在线检测系统设计及自适应滤波算法的研究

摘要

本论文在简要介绍漏磁检测原理的基础上，结合已经设计完成的模拟样机，提出了漏磁在线检测系统工程样机的设计方案，组建了漏磁在线检测系统。并论述了漏磁信号在线数据采集系统的硬件设计方案，并且对系统的各部分硬件模块进行了较详细的介绍。通过组建漏磁检测平台，为在理论上分析漏磁信号的特点提供物理背景。 根据漏磁信号的特点，本文选用自适应滤波器对漏磁信号进行在线实时滤波处理。详细介绍了自适应滤波器的基本理论，包括LMS算法、改进的LMS算法、自适应滤波器的选择等。重点对LMS算法及相关改进算法展开了论述。 最后详细介绍了自适应滤波器的硬件实现方法，并分析了各种方法应用的领域及优缺点。在简要介绍基于DSP的实现方法的同时，着重研究了基于FPGA的自适应滤波器的设计与实现方法。通过比较各种自适应算法，选择了适合FPGA实现的时域LMS算法，并采用了VHDL硬件描述语言在Quartus II平台上实现，利用Matlab和Quartus II结合起来进行仿真，得到了较理想的效果。