本文關鍵詞：超聲回波參數估計及其在管道缺陷檢測中的應用，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：管道是能源運輸的重要載體,由于長期運行中受腐蝕、溫度、壓力等環(huán)境應力作用,易產生各類缺陷,導致滲漏等事故的發(fā)生,造成不可估量的損失。因此,開展管道缺陷的定期檢測意義重大。如何從檢測數據中準確估計缺陷信號的參數是開展缺陷量化評估的關鍵,本論文的宗旨是針對常規(guī)采樣數據和稀疏采樣數據,研究基于回波信號模型的參數估計方法,并應用到管道缺陷的超聲檢測中。常規(guī)采樣是利用奈奎斯特采樣原理對回波信號采樣的,是目前超聲檢測信號采樣的主要手段,由于采集數據量大,所以信息相對完整,但對于陣列檢測場合、長距離和長時間檢測場合,則存在數據無法全部存儲和分析的瓶頸;近年來出現的新型次奈奎斯特采樣方法可有效解決這一問題,但也存在無法從采集數據中直接獲取回波信號參數的不足。針對兩種采樣方法并存的現狀,論文開展從這兩種采樣方法獲取的數據中估計缺陷信號參數的理論和方法研究,為管道超聲缺陷檢測與評估提供量化參數依據。對于常規(guī)采樣方法獲取的數據,論文采用基于參數化模型的方法實現對回波信號的參數估計,主要針對目前該方法存在的運算量大,要求初始值先驗的問題,提出基于LM(Levenberg-Marquardt)算法和線性預測(Linear Prediction.LP)結合的參數估計方法。對于基于有限新息率理論(Finite Rate of Innovation,FRI)的稀疏采樣方法獲取的數據,論文針對從該方法估計的特征參數種類少,在低信噪比時估計精度低的問題,提出了估計回波信號多參數的方法和通過加入動態(tài)時窗調制環(huán)節(jié)提高參數估計精度的方法。論文的具體研究內容如下:1)在分析基于常規(guī)采樣的參數估計方法發(fā)展現狀的基礎上,針對初始值選取和運算量大問題,提出基于LM(Levenberg-Marquardt)算法和LP算法相結合的參數估計方法,并應用到管道缺陷超聲回波參數的估計中。2)探索建立了基于廣義Gamma分布的超聲回波包絡模型,該模型具有可以擬合不對稱回波包絡的特性,對比傳統(tǒng)的不對稱高斯包絡模型,該模型可以用較少的估計參數達到與傳統(tǒng)模型相近的效果。并通過實測數據對比分析了該模型的特性。3)在分析基于FRI稀疏采樣的參數估計方法發(fā)展現狀的基礎上,研究了采用單通道FRI獲取稀疏采樣數據的情況下,精確估計回波信號時延、幅值、脈寬以及脈沖串數目這四類參數的方法,并應用于管道缺陷超聲檢測中。4)考慮到便于硬件實現和低信噪比(Signal to Noise,SNR)時參數的估計精度問題,論文進一步研究了采用多通道FRI獲取稀疏采樣數據的情況下,回波信號特征參數的估計方法,提出了通過加入動態(tài)時窗(Dynamic Time Window Modulation,DTWM)調制環(huán)節(jié)來提高多通道估計精度的方法,并通過實測數據檢驗了其性能。
【關鍵詞】：參數估計 管道缺陷檢測 回波模型 有限新息率 稀疏采樣
【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TB559
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-18
• 1.1 課題背景11
• 1.2 研究目的和意義11-12
• 1.3 超聲回波參數估計研究現狀12-14
• 1.3.1 超聲回波模型研究現狀12
• 1.3.2 基于常規(guī)采樣數據的參數估計研究現狀12-13
• 1.3.3 基于稀疏采樣數據的參數估計研究現狀13-14
• 1.4 管道缺陷超聲檢測原理與實驗平臺的搭建14-17
• 1.4.1 管道缺陷超聲檢測原理14-15
• 1.4.2 管道缺陷超聲檢測實驗平臺的搭建15-17
• 1.5 論文主要研究內容及安排17-18
• 第二章 基于常規(guī)采樣數據的超聲回波參數估計18-34
• 2.1 現有的超聲回波模型及參數估計方法18-22
• 2.1.1 現有的超聲回波模型18-21
• 2.1.2 現有的參數估計方法21-22
• 2.2 基于LP和LM混合算法的參數估計方法研究22-28
• 2.2.1 LP和LM混合算法原理與參數估計步驟22-25
• 2.2.2 混合算法在管道缺陷檢測中的應用25-28
• 2.3 基于廣義Gamma分布的超聲回波模型的建立與參數估計28-33
• 2.3.1 Gamma回波模型的建立與估計方法29-31
• 2.3.2 Gamma回波模型與現有模型的比較31-32
• 2.3.3 Gamma回波模型在管道缺陷檢測中的應用32-33
• 2.4 小結33-34
• 第三章 基于單通道FRI稀疏采樣數據的超聲回波參數估計34-52
• 3.1 單通道FRI理論體系34
• 3.2 單通道FRI稀疏采樣數據的獲取34-38
• 3.3 經典FRI框架下時延與幅值估計方法38-41
• 3.4 基于單通道FRI稀疏采樣數據的脈沖串數目估計方法研究41-45
• 3.5 基于單通道FRI稀疏采樣數據的脈寬估計方法研究45-49
• 3.6 實測管道超聲信號的參數估計49-50
• 3.7 小結50-52
• 第四章 基于多通道FRI稀疏采樣數據的超聲回波參數估計52-61
• 4.1 多通道FRI理論體系52
• 4.2 多通道FRI稀疏采樣數據的獲取52-55
• 4.3 動態(tài)時窗調制55-56
• 4.4 基于多通道FRI稀疏采樣數據的參數估計方法56-58
• 4.5 實測管道超聲信號的參數估計58-60
• 4.6 小結60-61
• 第五章 總結與展望61-63
• 參考文獻63-67
• 致謝67-68
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文及其他科研成果68

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