小波变换用于输油管道漏磁检测信号处理.pdf

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1、小波变换用于输油管道漏磁检测信号处理WaveletTransformationAppliedtoMFLSignalProcessingofOilPipeline112王鹏飞谢凌李著信（1.后勤工程学院;1.西南油气田分公司重庆气矿邻水采输气作业区;2.后勤工程学院）摘要:管道腐蚀是目前输油管道运营中的重要难题。漏磁检测是无损检测中的一种重要方式，采用漏磁法对输油管道进行无损检测时，采集的漏磁信号具有数据量大和附带有大量噪声的特性。采用小波变换中的Mallat算法可以有效地对漏磁信号进行处理，使信

2、号便于储存和分析。关键词：漏磁检测;小波;信号处理中图分类号：TP391文献标示码：AAbstract:Pipelinecorrosionisanimportantprobleminpipelinetransportation.Magneticfluxleakage(MFL)methodisamainmethodofnon-destructiveinspectionofferromagneticpipelinesTheinspectionsignalsderivedfromMFLmethodco

3、ntainoftenagreatdealofnoise.BasedontheMallatalgorithmofwavelettransformation,theMFLsignalcanbeprocessedefficientlyinordertobeanalyzedandstored.Keywords：MFLinspection;Wavelet;Signalprocessing1引言油管是将原油从地下输送到地面的唯一通道，这些输油管道通常工作在高温高压和强腐蚀的恶劣环境中，而油井中的盐水、溶解氧

4、、H2S、CO2和有机酸等物质又大大加剧了输油管道的腐蚀和穿孔，这些都导致管道缺陷的产生。因此，需要定期对输油管道进行无损检测，检测出管道内缺陷的位置和大小，以此判断管道的受损情况。由于输油管道多采用导磁性能良好的高碳钢或者合金钢制成，尤其适合使用漏磁检测的方式对管道进行检测，但是，通过漏磁检测法采集到的信号，由于受到现场环境和被测管道内部铁磁性表面条件的影响，检测信号往往附带有大量的噪声，直接用于缺陷识别会严重影响结果的正确性。因此，本文介绍采用小波变换的方法去处理漏磁信号，可以取得满意的结果

5、。2漏磁检测原理漏磁检测法是建立在铁磁性材料高磁导率基础上的一种无损检测方法，其通过测量铁磁材料中缺陷所导致的磁导率变化来检测缺陷的位置和大小等属性。就用于管道检测而言，被检测到的管道部分将分别受到横向和纵向磁场的磁化作用，如果有缺陷存在，并假设缺陷内介质空气的磁导率为1，则缺陷内的磁场强度计算公式为：2h+1ωHg=⋅H012h+1uFeω式中：H0－磁化场强度，uFe－工件磁导率，h,ω－缺陷的深度和宽度。输油管道漏磁检测原理如图1所示。从图中可以看到，当磁敏探头阵列高速扫查被检测的输油管道

6、内表面时，当管道内部没有缺陷时，磁力线完全通过被测管道内部，磁敏探头不能检测到任何信号；当存在缺陷时，磁化线圈激发的磁力线Hg则被分为3部分：溢出管壁表面穿过空气又回到管壁表面的磁力线、穿过管壁内部的磁力线、以及少量直接穿过管壁内缺陷的磁力线。这第一部分就是要被检测的漏磁信号，漏磁信号包含了缺陷的各种信息，通过对其进行信号处理，即可获得关于管道缺陷位置和大小的准确信息，从而对输油管道的腐蚀程度和安全隐患做出正确评介。图1漏磁检测原理图3小波变换简介小波变换来源于傅立叶变换，其基本思想是使用一族小

7、波基函数去表示和逼近检测信号，同时利用检测信号和噪声在时域与频域内的差别，分离开检测信号和噪声，尤其适合对时变的管道漏磁检测信号进行局部分析。在无损检测领域主要使用的是离散小波变换。下面就简单介绍离散小波变换中的Mallat算法。首先假设ϕ和φ分别表示小波变换中的尺度函数和小波函数，h和g则分别为两个滤波器的冲击响应,所以可以将f(t)化为如下形式：J2f(t)=AJ2f(t)+∑Cjf(t)j=J1+1∞∞∞其中AJ2f(t)=∑BJ2,KϕJ2,K(t),Bj+,1m=∑hk−2mBj,k(

8、1),Cj+,1m=∑gk−2mBj,k(2),其中k=−∞k=−∞k=−∞j=J1,J1+1,...,J2−1。公式(1)和(2)其实就是在离散小波变换中著名的Mallat分解算法，而与分解相对应的Mallat重构算法为：∞∞Bk,j=∑hk−2mBj+,1m+∑gk−2mCj+,1m,j=J2−,...,1J1m=−∞m=−∞每一次小波变换都会把信号分解为细节信号参数cD和逼近信号参数cA，并且小波参数的长度也在逐级递减，小波信号重构可视为从下而上的逆过程。例如，一个三级小波分解过程如图2所