独立分量分析理论在海底管道漏磁检测中的应用

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1、标准分享网www.bzfxw.com第25卷第6期无损检测Vol.25No.62003年6月NDTJun.2003信号处理专题综述独立分量分析理论在海底管道漏磁检测中的应用金　涛,阙沛文(上海交通大学自动检测研究所,上海　200030)摘　要:应用独立分量分析(ICA)方法对海底管道缺陷漏磁法检测中电磁干扰的消除进行了研究,阐述了漏磁检测和负熵法ICA快速算法的原理,应用相应的分析工具研究了试验数据。结果表明,在试验室条件下该方法能很好地分离出缺陷信号和电磁干扰信号。关键词:漏磁检验;信号处理;管道

2、;降噪中图分类号:TG115.28　　　文献标识码:A　　　文章编号:100026656(2003)0620317203APPLICATIONOFINDEPENDENTCOMPONENTANALYSISTHEORYTOMAGNETICFLUXLEAKAGETESTINGOFSEABEDPIPELINESJINTao,QUEPei2wen(InstituteofAutomaticDetection,ShanghaiJiaotongUniversity,Shanghai200030,China)Abst

3、ract:Independentcomponentanalysis(ICA)methodwasusedtodecreasetheelectromagneticnoisesintheinspectionofseabedpipelinesbymagneticfluxleakagemethod.TheprincipleofmagneticfluxleakagetestingandnegentropylawofICAwereintroduced.Experimentaldatawereprocessedus

4、ingrelativeanalysistoolsandresultsshowedthatICAwasusedtoseparatedefectsignalsfromelectromagneticnoiseseffectivelyinlaboratory.Keywords:Magneticfluxleakagetesting;Signalprocessing;Pipeline;Denoising　　在用漏磁法检测海底管道缺陷的过程中,测得和存储器件等在管道内部爬行来探测管道缺损的位的信号是微弱的磁信号,

5、其它电磁噪声源的干扰显置和情况,经过一定的数据分析和处理后以便工程[3]得特别突出,其中主要是引导装置电源产生的电磁人员进行修复,检测原理见图1。[1]干扰。由于工程环境和测试仪器大小的限制,以当检测器在管道内爬行时,如果管壁没有缺陷,往采取的硬件措施不能满足要求。独立分量分析则磁力线在管壁内为闭合线;如果管道有缺陷,则磁[2](Independentcomponentanalysis)是近年来发展起力线将穿出管壁产生漏磁。漏磁场被装置内的传感来的一种有效的盲源分离技术,其处理对象是一组器检测到后,

6、经滤波、放大处理后记录到存储器中,[4]相互统计独立的信号源经线性组合而产生的混合信再经过信号的转换、分析和处理得到管道状况。号,目的是从混合信号中提取各独立信号分量,达到消除噪声信号的目的。以下以ICA理论为基础,介绍海底管道检测中电磁干扰信号消除技术。1　漏磁法检测原理漏磁检测是近年来对输油输气管道进行无损检测的一种有效方式,使用一个爬行器拖动检测装置(a)无缺陷(b)有缺陷　　　收稿日期:2003203219基金项目:国家863计划资助项目(2001AA602021)图1　漏磁法检测管道原理图

7、·317·©1995-2003TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.标准分享网www.bzfxw.com金　涛等:独立分量分析理论在海底管道漏磁检测中的应用图2　漏磁检测系统主要组成部分　　漏磁检测系统主要包括五大部分(图2),其中的引导装置电源产生的电磁干扰是用漏磁法检测海底管道缺陷的主要噪声干扰。图3ICA网络关系图以往抑制电磁干扰的方法主要为增加硬件,如ICA网络关系见图3。电磁隔离、去耦滤波和噪声补偿等,但是该方法将使一般来

8、说,在进行ICA时需遵循以下两条规[7]电路板复杂化,产生新的噪声和不恰当的电路耦合。则,即①各信号源相互独立且最多有一个信号分由于数字电路的翻转速度很快,极易产生射频干扰量服从高斯分布。因为多个高斯信号的线性混合仍脉冲,集成电路的高速响应特性使得此类脉冲很容然服从高斯分布,从而导致信号不可区分。②观测易被接收,导致新的干扰[5]。以下采用独立分量分信号的数目不能小于独立信源数。析负熵法对漏磁检测系统中的噪声进行消除。在用ICA对信号进行处理时通常要进行目标函数的确定