一种新的漏磁探伤缺陷识别方法的研究

　　1　引　　言

　　由于漏磁检测系统具有检测能力强、自动化程度高等特点,使得漏磁检测在油田用石油套管的检测中应用极为广泛。在漏磁检测过程中,需要拾取的有用信号大部分都是在局部空间内由缺陷所引起的变化剧烈的突变信号,如裂纹、孔洞产生的漏磁信号。传统的信号分析工具主要是基于FFT(快速傅里叶变换)的频谱分析方法,这一方法是建立在信号的平稳性假设基础上的,严格地说它只适用于对平稳信号进行分析,对于在漏磁检测中由各种缺陷产生的在局部空间和时间上的突变信号,采用能够反映信号时变特征的时间-频率两维分析方法,能够对其进行有效的分析。

　　短时傅里叶(STFT)变换、Wigner分布和小波变换是三种主要的时-频分析方法。在理论上小波变换可以在时-频域内同时具有良好的时间和频率分辨率,但由于受目前所采用的小波变换快速算法-Mallat算法的限制,小波变换还不能够像短时傅里叶变换和Wigner分布一样以三维阵图的直观方式来表示信号的时频特性,所以本文将重点介绍短时傅里叶变换和Wigner分布在漏磁探伤中的应用。

　　2　漏磁信号的时-频分析

　　在进行漏磁检测时,当被检材料内出现裂纹、孔洞等缺陷时,在缺陷处的局部空间区域内将产生突变的磁场,相应的电磁感应线圈也将产生突变的电信号。图1是在某现场实测的纵向刻槽的时域信号,图2是实测的某一自然孔洞的时域信号。

　　从以上实测信号可以看出:由于人工刻槽的形状相对比较规则,其检测到的信号呈过零点对称性分布的脉冲信号,图2由于是一自然形状的孔洞,检测到的信号在时间上分布比较长,波形也不再呈现脉冲信号的特点。

　　图3和图4时所测信号的频谱分析,从图3的显示可以看到:其最大峰值的频率为473Hz,其余两个峰值为564Hz和259Hz,频率分布范围为0至1100Hz。从图4的显示可以看到:其最大峰值的频率为61Hz,另外一个峰值为183Hz,频率分布范围为0至870Hz。图5和图7分别是图1和图2信号的STFT分析结果,图6和图8分别是图1和图2信号的Wigner分布结果。从图5的分析结果可以得知:两次检测到的突变信号的频率范围为122Hz至915Hz,最大峰值为488Hz,在时间分布上分别是0.072至0.104秒和0.309秒至0.340秒,这一结果与图1信号中的时间是吻合的。

　　从图6和图8可以看出,Wigner分布比STFT分析的频率分布更加集中,在实际探伤中有利于对伤痕信号的识别。从图5和图7的对比之中也可以看出:不同的伤痕具有不同的频率分布特性。

　　3　结　论

　　漏磁信号属于突变信号,时-频分析比普通的快速傅里叶变换更适合于对伤痕信号的分析和识别,STFT分析和Wigner分布都具有良好的时域和频域分辨率,以此为依据能够实现对伤痕的识别和定位。