管道漏磁检测数据综合滤波方法研究

摘要

管道作为气体、石油等介质的输送设施，在我国得到广泛应用。但是，随着管网的老化，由于腐蚀、磨损、意外损伤等原因导致的管线泄漏频频发生。因此，对管网泄漏检测技术的研究具有非常重要的意义。在不影响管道等的正常工作状态时检测管道运行状态的背景下，无损检测技术出现了。然而，利用无损检测技术得到的信号中往往存在大量噪声，这些噪声的存在对真实的状态信号的识别存在很大的干扰，同时，检测过程中得到的数据量非常大，对计算机性能提出了很高的要求。因此如何对所获得的信号进行快速、有效的滤波就成为了必须要解决的问题。
　　本文首先分析了管道漏磁检测信号及所包含的噪声的特点，据此对漏磁检测信号进行了仿真，在理想无噪的漏磁检测信号中加入了脉冲干扰信号、周期性干扰信号、高斯白噪声信号，并对其进行了频谱分析。
　　提出了将中值滤波方法应用于仿真信号，验证了其消除脉冲干扰信号的可行性。针对周期性干扰信号的频率具有单值的特性，提出了三种设计陷波器的方法，并对它们的性能进行比较，将性能最优的基于全通滤波器的IIR陷波器应用于仿真信号，验证了其消除周期性干扰信号的可行性。
　　将小波阈值滤波、EMD滤波和基于EMD的小波滤波方法分别对仿真信号进行滤波，并通过滤波效果的比较分析，选择了综合性能较好的小波阈值滤波，并将其应用于多通道漏磁检测仿真信号中，信号的相位没有出现明显偏移，验证了小波阈值滤波消除高斯白噪声的可行性。
　　最后针对处理大数据时的截断点选择问题，提出了自适应截断方法。针对跳变问题，在自适应截断方法的基础上加以改进，使得相邻的数据均有共用数据，并利用平移的方式，很好地解决了跳变问题。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 论文选题的背景和意义

1．2 管道无损检测概述

1．3 几种常用滤波方法的介绍

1．4 本文的主要研究内容及结构安排

第2章 漏磁检测信号中脉冲干扰信号的消除

2．1 信号的基本理论

2．1．1 信号的分类

2．1．2 管道漏磁检测信号的特点

2．1．3 信号去噪的评判标准

2．2 中值滤波消除单通道管道漏磁检测信号中的脉冲干扰

2．2．1 单通道管道漏磁检测信号的仿真

2．2．2 单通道管道漏磁检测信号基准值调整方法的设计

2．2．3 中值滤波消除单通道管道漏磁检测信号中的脉冲干扰信号

2．3 本章小结

第3章 漏磁检测信号中周期性干扰信号的消除

3．1 数字陷波器的设计

3．1．1 按照给定指标直接设计漏磁检测信号IIR数字陷波器

3．1．2 借助Z变换和零极点的漏磁检测信号IIR数字陷波器的设计

3．1．3 基于全通滤波器的漏磁检测信号IIR陷波器的设计

3．2 单通道漏磁检测仿真信号中周期性干扰的消除

3．3 本章小结

第4章 漏磁检测信号中高斯白噪声的消除

4．1 基于小波的高斯白噪声消除方法

4．1．1 离散小波变换理论

4．1．2 多分辨率分析与Mallat算法

4．1．3 基于小波的去噪方法研究

4．1．4 单通道管道漏磁检测信号的小波去噪分析

4．2 基于EMD的高斯白噪声消除

4．2．1 EMD分解过程

4．2．2 EMD尺度去噪方法

4．2．3 EMD阈值去噪方法

4．2．4 单通道漏磁检测信号的EMD去噪分析

4．3 单通道漏磁检测信号基于EMD的小波阈值去噪分析

4．4 三种滤波方式的比较

4．5 单通道管道漏磁实测信号的滤波分析

4．6 多通道管道漏磁检测信号的滤波分析

4．7 本章小结

第5章 管道漏磁检测大数据滤波的综合研究

5．1 漏磁检测大数据滤波前的截断方法研究

5．1．1 等距离截断方法

5．1．2 自适应截断方法

5．2 漏磁检测大数据滤波后的平滑处理

5．3 本章小结

第6章 总结与展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间科研情况