基于小波变换的管道漏磁检测信号处理

　　研究运用漏磁检测技术对管道缺陷进行自动检测的智能系统,以定期对我国海底管线进行检测,及早发现管线缺陷并进行修复,确保管线安全运行,对我国海洋油气开发有着重大的现实意义^[1]。而系统中对漏磁检测信号的分析和处理算法的选择,则显得尤为关键,下面给出一种基于小波变换的漏磁缺陷检测信号的处理方法。

　　1　漏磁检测原理

　　漏磁检测方法是建立在铁磁材料高磁导率这一特性上,通过测量铁磁材料中由于缺陷所引起的磁导率变化来检测缺陷的方法。被检件在检测时,将分别受到横向和纵向磁场的磁化,如果工件有缺陷存在,并假设缺陷内介质为空气(其磁导率为1),则缺陷内的磁场强度为

　　式中　H0———磁化场强度

　　uFe———工件磁导率

　　h,w———缺陷的深度和宽度

　　Hg的一部分溢出工件在其附近表面空间形成漏磁场H^[2]。当磁敏探头阵列高速扫查被检件表面时,漏磁场H便转化为缺陷信号,经过对缺陷信号进行处理和分析,可得到缺陷位置和有关参数。

　　2　管道漏磁检测装置

　　管道漏磁缺陷检测装置的检测和控制部分如图1所示^[1],主要由电源、励磁部分、传感器阵列、工控机控制器、数字信号处理器(DSP)及前置预处理电路等部分组成。

　　漏磁缺陷信号经传感器阵列采集、前置电路预处理转换为数字信号后,由数字处理芯片进行分析和处理。下面就实验室模拟管道采集的缺陷漏磁检测信号,对数据分析和处理的算法进行研究。

　　3　管道漏磁检测信号的特点

　　管道漏磁检测信号中除包含漏磁信号外,还包含较多的磁场梯度信号和高频干扰信号。磁场梯度是由探头在磁极间扫查造成的,高频干扰信号是空间电磁场耦合产生的,合理选择带通有源滤波器参数,可较好地抑制磁场梯度造成的干扰及探头引入的高频干扰。在实验室中选用了长度为3m,直径为195mm的输油管道,在其上设置了两处矩形缺陷。

　　对其进行模拟测试,探头检测到的原始信号经硬件简单滤波后得到的信号如图2所示。

　　由图2可见,漏磁在线检测过程中,由于现场环境及被测铁磁性元件表面条件的影响,检测信号中夹杂大量噪声,如不经过去噪处理就直接进行缺陷判别会影响结果的正确性,引起缺陷的误识别。由于检测过程中,只对由缺陷部分引起的信号局部变化感兴趣,如能从检测信号中把有用信号与异常信号分离出来,就可对缺陷的大小和位置作出判断。而运用小波变换能较好地实现信号去噪。