管道缺陷检测与识别方法研究与实现-测试计量技术及仪器专业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 独 创 性 声 明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研 究工作所取得的成果。除文中已注明引用的内容以外，本论文不包含任何其他 个人或集体已经发表或撰写过的作品成果，也不包含为获得江苏大学或其他教 育机构的学位或证书而使用过的材料。对本文的研究做出重要贡献的个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承 担。 学位论文作者签名： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 江苏大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期刊（光盘 版）电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用 影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容 相一致，允许论文被查阅和借阅，同时授权中国科学技术信息研究所将本论文 编入《中国学位论文全文数据库》并向社会提供查询，授权中国学术期刊（光 盘版）电子杂志社将本论文编入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》并向 社会提供查询。论文的公布（包括刊登）授权江苏大学研究生处办理。 本学位论文属于不必威体育官网网址 □ 。 学位论文作者签名： 指导教师签名： 年 月 日 年 月 日 江 江 苏 大 学 硕 士 学 位 论 文 摘 要 管道运输在国防工业和国民经济建设中发挥着重要的作用，对管道进行快 速准确的检测保证管道安全运行是降低管道事故风险的重要手段。管道超声导 波检测技术凭借其检测速度快、效率高、无须剥除包覆层等优点，在管道无损 检测领域中有着独特的优势。 管道缺陷类型识别是管道超声导波检测技术中的重要研究领域，研究出一 种有效的导波信号的特征优化与模式识别方法，实现对管道缺陷的准确识别， 对及时发现缺陷、预防管道事故有着重要的意义。本文在对管道超声导波检测 技术理论研究的基础上，采用 L(0,2)模态超声导波对人工预制的孔洞、裂纹和 凹坑进行检测。围绕缺陷回波信号的特征优化、模式识别算法和缺陷识别的实 现等进行了研究。主要研究内容如下： （1）提出了时、频域结合的特征提取方法和基于主成分分析（PCA）的特 征优化算法。在现有导波信号特征提取与优化方法研究的基础上，分析了数字 滤波器、小波分析和小波包分析在导波信号滤波降噪中的应用效果，采集不同 缺陷回波信号的峰度系数、偏度系数、离散系数、形状系数和小波包能量谱组 成原始特征参数矩阵。研究了主成分分析法（PCA）的算法及其具体实现方法， 并讨论了选用的主成分因子个数对分类效果的影响。利用 PCA 对导波回波信号 的原始特征进行特征优化，剔除了冗余特征，降低了特征维数。为缺陷的有效 识别提供了依据。 （2）提出了基于支持向量机（SVM）的管道缺陷识别方法。研究了支持 向量机的原理和分类过程，选用该模式识别算法进行分类器的构造。分析了核 函数与相应的参数的选择对分类器性能的影响。与 BP 神经网络方法的识别效 果进行对比，结果表明该方法具有更好的识别效率和泛化能力，同时避免了使 用 BP 神经网络过程中对设计者经验的依赖。结合 PCA 特征优化结果，实现了 孔洞、裂纹和凹坑三类管道缺陷的有效识别，识别率达到了 90%。 （3）在管道超声导波检测理论和缺陷回波信号识别算法研究的基础上，设 计了管道导波诊断仪硬件系统和管道缺陷识别软件系统，建立了管道缺陷样本 I 管道缺 管道缺陷检测与识别方法研究与实现 库，并对带有人工预制缺陷的管道进行检测，结果证明了设计的软硬件系统能 够较好地完成管道缺陷的识别。 关键词：管道超声导波，缺陷类型识别，PCA ，神经网络，SVM II 江 江 苏 大 学 硕 士 学 位 论 文 Abstract Pipeline transportation plays an important role in the defense industry and national economy. The rapid and accurate detection of pipeline is an important part in reducing the risk of pipeline accidents, ensuring the safety of pipeline operation. Ultrasonic guided wave technology has unique advantages in the field of pipeline nondestructive testing for its high detection speed and efficiency. What’s more, it can de