關(guān)于面向儲罐聲發(fā)射檢測的信號分析技術(shù)的相關(guān)分析

張昱涵 趙永濤 張雪

摘要：儲罐聲發(fā)射檢測技術(shù)中，通過對介質(zhì)中的信號進行分析，依據(jù)波速、信號發(fā)射衰減規(guī)律的方式，同時結(jié)合聲發(fā)射信號處理的方法和特征量，能夠很好的解決掉儲罐聲發(fā)射信號類型的識別問題，從而保留關(guān)鍵的聲發(fā)射，由關(guān)鍵頻小波系數(shù)帶來的重構(gòu)，以每個通道單位時間的撞擊數(shù)進行判斷，使檢測更具有意義。

關(guān)鍵詞：儲罐;聲發(fā)射檢測;信號分析

引言：在儲罐聲發(fā)射檢測信號的分析中，由于聲發(fā)射的檢測信號的優(yōu)點比較良好，具備動態(tài)、整體、實時等幾何形態(tài)不敏感的優(yōu)點，這使得聲發(fā)射檢測信號被廣泛的應(yīng)用到了各行各業(yè)的領(lǐng)域當(dāng)中，同時對儲罐聲發(fā)射在檢測中采用底板腐蝕檢測的方法，還能實現(xiàn)安全生產(chǎn)以及對資源的節(jié)約和對環(huán)境的保護，在對儲罐聲發(fā)射檢測技術(shù)中，由于在不開罐的過程中，對儲罐的安全狀況需要進行評估和分析，才能實現(xiàn)準(zhǔn)確度較高的檢測結(jié)果。

1.聲發(fā)射檢測技術(shù)的概述

為了不影響儲罐的正常使用，通常對儲罐底板的腐蝕情況進行檢測時，通過排序和分級，實現(xiàn)對儲罐的常規(guī)檢測。在檢測中，對儲罐內(nèi)的裂紋以及危險區(qū)域進行監(jiān)控，使用聲發(fā)射檢測技術(shù)，可以在儲罐液位逐漸上升的情況下檢測出儲罐中存在焊接缺陷[1]。除此之外，對于在最高充裝位液達到85%以上的恒定液體時，還需要通過檢測儲罐的泄露情況和腐蝕情況，實現(xiàn)對儲罐檢測信號的分析。對于常壓儲罐而言，使用發(fā)射器技術(shù)，有利于對更多的腐蝕狀態(tài)進行有效檢測，這是因為對于常壓的儲罐底板發(fā)射出檢測信號后，這些信號會沿著儲罐底板中的金屬進行傳播，從而可以使儲罐內(nèi)的介質(zhì)信號以最短的路徑傳到相應(yīng)的感應(yīng)器上。所以通常情況下，對于大型儲罐聲發(fā)射腐蝕檢測時，需要選擇不同的發(fā)射信號以及不同的傳播路徑，使得聲速設(shè)置也變得比較復(fù)雜，雖然如此，但是儲罐聲發(fā)射檢測技術(shù)的發(fā)展依舊非?？?，同時也得到了廣泛的應(yīng)用。

2.儲罐聲發(fā)射檢測信號模擬試驗

2.1聲發(fā)射試驗步驟

對于不同的聲發(fā)射器而言，在檢測的過程中，會有對應(yīng)的實時記錄參數(shù)和波形參數(shù)數(shù)據(jù)，但是通常人為制造的電噪聲會對試驗中的設(shè)備造成非常嚴(yán)重的破壞情況，所以導(dǎo)致在試驗過程中直接使用傳統(tǒng)的方法濾除電噪音可以作為信號樣本。

2.2對液體介質(zhì)的信號定位

在試驗中，可以投入某些東西模擬發(fā)射信號，實現(xiàn)對探查發(fā)射出來的模擬信號，聲發(fā)射儀在對儲罐不同的通道所接受到的信號也不同，所以需要對相關(guān)儀器進行參數(shù)設(shè)定，才能得到準(zhǔn)確的聲發(fā)射定位顯示 [2]。

2.3聲發(fā)射信號的衰減

通常聲發(fā)射信號的衰減是無法在液體介質(zhì)中被檢測和計算出來的，所以通常情況下，當(dāng)聲發(fā)射信號如果是在液體介質(zhì)中被接受，那么就需要使用彈性能量波傳送到鋼帶上，才鞥呢實現(xiàn)對探頭聲發(fā)射信號的有效接受。

2.4底板聲發(fā)射信號的傳播路徑

由于在聲發(fā)射檢測的主要目的是為了評價儲罐底板內(nèi)的腐蝕情況，所以可以用來評價儲罐壁板的危險性和缺陷性的開裂。對聲發(fā)射信號反饋的儲罐底板腐蝕情況進行評價，需要對發(fā)射型號的傳播路徑采取彈性的形式從底板進行傳播，在這種情況下，因為只有少部分能力可以透過鋼和液體這兩種不同的介質(zhì)內(nèi)，所以才能實現(xiàn)在儲罐介質(zhì)中的有效傳播。在實際的儲罐檢測中，通常會存在一些阻礙因素，首先是儲罐底板采用搭接的結(jié)構(gòu)方式，當(dāng)對聲發(fā)射信號的發(fā)射信號比較大的時候，會使信號的衰減速度加快。其次是由于防腐原因、介質(zhì)等原因?qū)е鲁恋砦锏某霈F(xiàn)，就需要使聲發(fā)射信號可以實現(xiàn)在能量匯總的有效傳遞，達到向上和向下泄露，導(dǎo)致儲罐聲發(fā)射信號衰減比較快。

2.5聲發(fā)射信號的聲速

采取投擲的方法對聲發(fā)射信號進行激勵，可以得到與發(fā)射信號定位相一致的結(jié)果從而使最終所得的相關(guān)模擬源實現(xiàn)精確的定位顯示，從而實現(xiàn)對所有模擬源的定位顯現(xiàn)的更加精確。通過計算分析后，從而得到聲發(fā)射信號的平均速度和理論聲波在液體中的傳播速度基本保持一致。而在對鋼板聲波的聲速確定中，會發(fā)現(xiàn)聲速在鋼板中的傳播速度在3200-4200m/s左右。

3.對信號波分析以及頻譜特征的提取

3.1對聲發(fā)信號的小波變換

在聲發(fā)射信號的檢測過程中，一般選擇小波基作為基礎(chǔ)發(fā)射信號，可以通過分解層數(shù)分為不同的信息代價函數(shù)，因此相同小波基本不同的分解層數(shù)，會隨著不同消失距離的信息展示[3]。在小波信息相同的情況下，由于信息代價函數(shù)值通常會呈現(xiàn)出現(xiàn)小厚大的趨勢，因此在提取小波對應(yīng)的數(shù)據(jù)時，需要對信號數(shù)據(jù)函數(shù)的曲線關(guān)系進行繪制。

3.2對聲發(fā)射信號小波能譜系數(shù)的分析

通過試驗，對儲罐聲發(fā)射的三點彎曲信號以及敲擊信號和電噪信號進行小波分解，能夠計算出小波特征的能譜系數(shù)。但由于敲擊信號的小波特征能譜系數(shù)可以和三點彎曲信號相反，使得電噪聲信號的小波特征系數(shù)可以實現(xiàn)高頻率帶上可以實現(xiàn)系數(shù)分析，將不同信號區(qū)分開來，通過分析小波分解能量在不同頻率范圍中的分布特征，可以實現(xiàn)對不同聲發(fā)信號的有效分析。

4.對聲發(fā)射信號的分析

在聲發(fā)射信號的分析中，對信號進行分析和處理，需要采集到聲發(fā)射信號中，并將相關(guān)的腐蝕、裂紋擴展等不同信號進行有效區(qū)分，可以得到對儲罐底板腐蝕狀況的明確判斷[4]。因此在聲發(fā)射波形的分析過程匯總，當(dāng)儲罐出現(xiàn)信號泄露的時候，就需要經(jīng)過現(xiàn)場確認(rèn)。由于連續(xù)信號有的時候會阻塞聲發(fā)射通道，使得信號數(shù)量逐個減少，從而會引起信號分析的誤判。

結(jié)束語：在儲罐聲發(fā)射檢測的信號分析中，對儲罐聲發(fā)射信號進行檢測和分級的過程中，尤其是對儲存高硫高酸的儲罐進行檢測中，可以對聲發(fā)射小波信號系數(shù)的分布特征進行有效的提取，能夠很好的保留小波系數(shù)的關(guān)鍵頻帶波形，有利于對儲罐聲發(fā)射出來的信號進行檢測和分析，這種作為不開罐檢測管內(nèi)的腐蝕情況的檢測手段，具有極大的必要性和可行性。

參考文獻：

[1]吳錚. 常壓儲罐底板泄漏的聲發(fā)射檢測信號特征[J]. 工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新， 2020， v.07;No.40（05）：122-128.

[2]胡志海， 丁克勤， 魏化中，等. 基于儲罐底板腐蝕聲發(fā)射監(jiān)測技術(shù)的信號能量分析[J]. 機電工程技術(shù)， 2020， 049（001）：105-107.

[3]宋高峰， 張延兵， 孫培培，等. 大型儲罐聲發(fā)射技術(shù)下的安全評價方法[J]. 中國安全科學(xué)學(xué)報， 2020， v.30（03）：64-70.

[4]馬云修， 程偉， 郭雅迪，等. 大型原油儲罐聲發(fā)射檢測標(biāo)定定位的可靠性研究[J]. 石油化工腐蝕與防護， 2020（4）：1-6.

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