【摘 要】
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管道运输对经济发展与国防工业具有重要作用,实际使用中由于无法全面检测管道缺陷而造成重大安全事故,因此需要针对管道采用一种高效、准确、便捷的无损检测技术来有效降低管道安全风险。超声导波检测技术相比传统检测手段具有独特的技术优势,论文基于超声导波检测理论研究并设计了一套超声导波管道缺陷检测系统,系统由检测终端、数据传输云平台以及Lab VIEW客户端三部分组成。主要研究内容如下:（1）文章对系统检测信
【基金项目】
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江苏省质量监督局科技项目（项目编号:KJ155419）“管道新型复合探头及超声导波仪研究”；
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管道运输对经济发展与国防工业具有重要作用,实际使用中由于无法全面检测管道缺陷而造成重大安全事故,因此需要针对管道采用一种高效、准确、便捷的无损检测技术来有效降低管道安全风险。超声导波检测技术相比传统检测手段具有独特的技术优势,论文基于超声导波检测理论研究并设计了一套超声导波管道缺陷检测系统,系统由检测终端、数据传输云平台以及Lab VIEW客户端三部分组成。主要研究内容如下:（1）文章对系统检测信号进行研究。理论研究了管道导波模型与缺陷检测原理,对拟实验管道中导波传递特性进行仿真,从频散曲线仿真结果中优选50-180k Hz频段L（0,2）模态导波,并采用窄带激励方式对优选信号进行调制,达到增强激励信号主瓣抑制旁瓣效果,通过仿真验证了调制信号的缺陷轴向分辨性能增强并确定了激励信号参数;对于采集信号进行非平稳信号处理算法研究,使用优化后的小波全局软阈值滤波算法达到采集信号显著降噪效果。结合理论研究与实际管道检测需求拟定了技术指标,详细阐述系统的软硬件设计方案。（2）根据硬件设计方案进行硬件选型,设计了多路信号激励电路、多路信号采集电路、控制逻辑电路等核心电路。为满足对称导波模态激励与管道任意象限缺陷检测要求,信号激励与采集电路能够并行或单独工作,设计了相应的控制逻辑电路使得8片波形激励与波形采集存储器并行或单独地存储或写入数据;设计频率可调方波发生器实现不同激励与采样频率,采用程控放大器实现了信号采集增益可调,利用无线模块使检测终端接入数据传输云平台。（3）根据软件设计方案将软件设计分为三部分。依托中移物联平台One NET与EDP物联网协议,搭建了检测终端与客户端数据双向实时传输云平台;采用模块化设计方法对终端控制,设计了功能模块程序与通讯协议,实现了采集数据云平台传输;针对检测过程与用户交互事件不同步及数据处理问题提出了基于生产者-消费者与状态机器的客户端软件架构,保证了检测过程自动控制与用户交互事件高效并行运行。对检测波形调用MATLAB滤波程序进行降噪处理,另设计了包括生成报表与数据保存等功能,满足用户多种检测任务需求。（4）系统经调试对各模块性能验证,并对人工焊缝及孔洞缺陷的管道进行现场试验。对同一管道先采用四通道激励,利用70-110k Hz频率激励信号检测获得稳定检测值,所用频率下检测值与实际管道缺陷位置误差范围满足±0.5%检测精度要求;然后采用对称双通道激励检测发现,由于激励传感器数量减少,检测结果波峰幅值约降至四通道激励时1/2,但缺陷位置检测值与全通道检测结果对应,对比试验验证了系统多通道检测性能的稳定性、准确性与可靠性,多轮试验结果表明系统性能达到设计要求。
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