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[摘 要]隨着我国经济的快速发展，科学技术水平不断提升，我国石油行业也得到了蓬勃的发展。为了解决输油管道在运营过程中出现的漏油、腐蚀等问题，就需要加强对输油管道内部的监测。就目前而言，我国主要采用的是小波变换的方法处理漏磁信号。因此，文章将从漏磁检测的原理切入，对小波变简介、数据压缩以及噪音去除进行探讨，以期能够有效的对输油管道漏磁信号进行处理。
[关键词]输油管道；漏磁监测；信号处理
中图分类号：TV51 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）34-0238-01
引言
输油管道作为输送石油的主要方式，对我国石油事业以及各个行业的发展有着重要的影响。但就目前而言，输油管道一般处在高温、高压以及腐蚀性强的恶劣环境当中，极易导致管道出现破损、腐蚀的情况，造成输油管道质量出现严重问题，进而影响输油效率和质量，基于此，一定要加大对管道的检测力度，提升管道质量，保证输油管道的正常工作。
1 漏磁检测原理
漏磁检测作为我国当前较为成熟、应用最广泛的管道内检测技术，运用漏磁检测技术能够有效检测出管道内外壁的腐蚀、机械损伤等金属损失缺陷，漏磁检测能够对缺陷进行识别、定位和量化统计，并指导管道进行合理维修，同时还是开展管道完整性管理工作的重要手段。
漏磁检测的原理是指铁磁材料被磁化后，因试件表面或近表面的缺陷而在其表面形成漏磁场，因而施工人员可以通过检测漏磁场的变化进而发现管道中存在的缺陷。而漏磁场就是当材料存在切割磁力线的缺陷时，材料表面的缺陷或组织状态变化会使磁导率发生变化，由于缺陷的磁导率较小，磁阻较大，因而使磁路中的磁通发生畸变，部分磁通会直接通过缺陷或材料内部来绕过缺陷，还有部分磁通会泄漏到材料表面上空，其余的磁感应线流向都将发生变化，并通过空气绕过缺陷再进入材料，于是就会在材料表面形成漏磁场。
在进行漏磁检测时，当磁敏探头阵列高速扫查被检测的输油管道内表面时，若管道内部没有损坏，则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；当管道内部存在缺陷时，磁化线圈激发的磁力线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。
漏磁信号包含了各种缺陷信息，并通过对其进行信号处理，就能够获得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做出正确判断。同时，随着科学技术水平的不断提升，人们越来越注重检测过程的自动化，这不仅可以降低检测工作的劳动强度，还可提高检测结果的可靠性，并减少人为因素对漏磁检测信号处理的影响。需要注意的是，漏磁检测不适用于检测表面有涂层或覆盖层的试件，同时也不适用于检测开裂很窄的裂纹，尤其是闭合性裂纹。
2 小波变换简介
小波变换是空间和频率的局部变换，因而能有效地从信号中提取信息，其主要通过伸缩和平移等运算功能可对函数或信号进行多尺度的细化分析，解决了傅里叶变换不能解决的许多困难问题。小波变换能够将应用数学、物理学、计算机科学、信号与信息处理、图像处理、地震勘探等多个学科进行紧密的联系，并在信号分析、语音合成、图像识别、计算机视觉、数据压缩、地震勘探、大气与海洋波分析等方面的研究都取得了具有科学意义和应用价值的成果。信号分析的主要目的是寻找一种简单有效的信号变换方法，使信号所包含的重要信息能显现出来。
小波变换是一种新的变换分析方法，它继承和发展了短时傅立叶变换局部化的思想，同时又克服了窗口大小不随频率变化等缺点。小波变化具有压缩比高、压缩速度快、压缩后能保持信号与图象的特征不变等特点，同时还能够保证在传递中可以减少信号干扰的优点，因而得到了广泛的应用。基于小波分析的压缩方法很多，比较成功的有小波包最好基方法、小波域纹理模型方法、小波变换零树压缩以及小波变换向量压缩等。为了克服管道噪声等因素的干扰，采用小波变换和相关分析负压波的传播规律和管道内的噪声、水击波等变换特点，并结合管道管壁的弹性和液体的物理参数、物理特性进行分析、处理及计算。该项技术的分析方法对于突发性泄漏比较敏感，适合监视因人为引起的泄漏，但是对于缓慢的腐蚀渗漏不十分敏感。
3 小波变换用于数值压缩
小波变化可用于数值压缩，运用高速二维漏磁检测设备在输油管道中进行检测时，其检测速度可以达到25至45米每分钟，同时，模拟信号经过预处理后能够以8kHz的采样频率进行12bit模数转换后并送入计算机进行识别，以1根10m长的钢管为例，IQ检测数据量可以达到200kB以上，如果每批次所检测的钢管数目都在千根左右，则需要引用离散小波变换的Mallat算法，并运用一组高通和低通组成的滤波器把漏磁信号逐次分解为低频逼近部分和高频细节部分，且每次分解都只对上一次分解的低频部分进行，而高频部分则直接放弃，这样就可以分别得到逐级的离散细节信号和离散逼近信号。同时，还可以根据小波参数逐级递减的这一特性，对某一管道漏磁检测信号分解，进而进行数值压缩，保证数值的准确性。
4 小波变换用于漏磁信号噪声处理
小波变换用于漏磁信号噪声去除的原理也是基于Mallat算法的分解特性。在管道漏磁检测过程中，由于受到现场环境以及被测铁磁性元件表面条件的影响，检测信号中也夹杂着大量的噪声，如果不对噪声进行处理就直接对管道进行漏磁检测信号处理，将会严重影响结果的准确性，进而造成管道更严重的损坏，因此，需要从检测信号中把有用信号与噪声分离出来，只有这样，才能对缺陷的大小和位置做出正确的判断。由于噪声往往包含在信号的高频部分，所以，小波变换除燥主要是把漏磁信号中的高频信号分离出来，并采用门限阈值形式对小波系数进行处理，具体构成是将小于门限阈值的小波参数置为0，剩余部分则进行重构，就可以得到无噪声的漏磁信号，进而实现了信噪分离。同时，由于漏磁信号本身的信号图包含了很多毛刺，如果不经过去噪处理可能会引起缺陷的措误识别，按照上述原理进行信噪分离后，能够有效改善小波变换后的信号重构失真，进而满足了管道漏磁信号预处理的要求，保证输油管道的质量，并为我国石油事业的发展奠定了坚实的基础。
结束语
总而言之，小波变换作为一种新的信号处理手段，近年来在无损检测领域的应用越来越广泛。在漏磁无损检测中，利用小波变换中Mallat算法的分解特性对管道漏磁检测信号进行处理，可以达到压缩数据量和实现信号除噪的效果，按照重构信号可以有效的识别管道内缺陷的位置和大小，从而正确判断出输油管道的腐蚀程度，为我国石油事业的长足发展提供重要保证，同时也促进我国各行业的可持续发展。
参考文献
[1] 王鹏飞，谢凌，李著信.小波变换用于输油管道漏磁检测信号处理[J].微计算机信息，2006，19：132-133+279.
[2] 王德荣，王鹏飞.小波变换用于输油管道漏磁检测信号处理[J].管道技术与设备，2007，04：8-9.
[3] 张起欣，张世富.输油管道漏磁检测信号处理研究[J].山西建筑，2007，32：3-4.
[4] 袁霄.小波变换用于输油管道漏磁检测信号处理[J].内蒙古石油化工，2008，13：26-28.
[关键词]输油管道；漏磁监测；信号处理
中图分类号：TV51 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）34-0238-01
引言
输油管道作为输送石油的主要方式，对我国石油事业以及各个行业的发展有着重要的影响。但就目前而言，输油管道一般处在高温、高压以及腐蚀性强的恶劣环境当中，极易导致管道出现破损、腐蚀的情况，造成输油管道质量出现严重问题，进而影响输油效率和质量，基于此，一定要加大对管道的检测力度，提升管道质量，保证输油管道的正常工作。
1 漏磁检测原理
漏磁检测作为我国当前较为成熟、应用最广泛的管道内检测技术，运用漏磁检测技术能够有效检测出管道内外壁的腐蚀、机械损伤等金属损失缺陷，漏磁检测能够对缺陷进行识别、定位和量化统计，并指导管道进行合理维修，同时还是开展管道完整性管理工作的重要手段。
漏磁检测的原理是指铁磁材料被磁化后，因试件表面或近表面的缺陷而在其表面形成漏磁场，因而施工人员可以通过检测漏磁场的变化进而发现管道中存在的缺陷。而漏磁场就是当材料存在切割磁力线的缺陷时，材料表面的缺陷或组织状态变化会使磁导率发生变化，由于缺陷的磁导率较小，磁阻较大，因而使磁路中的磁通发生畸变，部分磁通会直接通过缺陷或材料内部来绕过缺陷，还有部分磁通会泄漏到材料表面上空，其余的磁感应线流向都将发生变化，并通过空气绕过缺陷再进入材料，于是就会在材料表面形成漏磁场。
在进行漏磁检测时，当磁敏探头阵列高速扫查被检测的输油管道内表面时，若管道内部没有损坏，则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；当管道内部存在缺陷时，磁化线圈激发的磁力线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。
漏磁信号包含了各种缺陷信息，并通过对其进行信号处理，就能够获得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做出正确判断。同时，随着科学技术水平的不断提升，人们越来越注重检测过程的自动化，这不仅可以降低检测工作的劳动强度，还可提高检测结果的可靠性，并减少人为因素对漏磁检测信号处理的影响。需要注意的是，漏磁检测不适用于检测表面有涂层或覆盖层的试件，同时也不适用于检测开裂很窄的裂纹，尤其是闭合性裂纹。
2 小波变换简介
小波变换是空间和频率的局部变换，因而能有效地从信号中提取信息，其主要通过伸缩和平移等运算功能可对函数或信号进行多尺度的细化分析，解决了傅里叶变换不能解决的许多困难问题。小波变换能够将应用数学、物理学、计算机科学、信号与信息处理、图像处理、地震勘探等多个学科进行紧密的联系，并在信号分析、语音合成、图像识别、计算机视觉、数据压缩、地震勘探、大气与海洋波分析等方面的研究都取得了具有科学意义和应用价值的成果。信号分析的主要目的是寻找一种简单有效的信号变换方法，使信号所包含的重要信息能显现出来。
小波变换是一种新的变换分析方法，它继承和发展了短时傅立叶变换局部化的思想，同时又克服了窗口大小不随频率变化等缺点。小波变化具有压缩比高、压缩速度快、压缩后能保持信号与图象的特征不变等特点，同时还能够保证在传递中可以减少信号干扰的优点，因而得到了广泛的应用。基于小波分析的压缩方法很多，比较成功的有小波包最好基方法、小波域纹理模型方法、小波变换零树压缩以及小波变换向量压缩等。为了克服管道噪声等因素的干扰，采用小波变换和相关分析负压波的传播规律和管道内的噪声、水击波等变换特点，并结合管道管壁的弹性和液体的物理参数、物理特性进行分析、处理及计算。该项技术的分析方法对于突发性泄漏比较敏感，适合监视因人为引起的泄漏，但是对于缓慢的腐蚀渗漏不十分敏感。
3 小波变换用于数值压缩
小波变化可用于数值压缩，运用高速二维漏磁检测设备在输油管道中进行检测时，其检测速度可以达到25至45米每分钟，同时，模拟信号经过预处理后能够以8kHz的采样频率进行12bit模数转换后并送入计算机进行识别，以1根10m长的钢管为例，IQ检测数据量可以达到200kB以上，如果每批次所检测的钢管数目都在千根左右，则需要引用离散小波变换的Mallat算法，并运用一组高通和低通组成的滤波器把漏磁信号逐次分解为低频逼近部分和高频细节部分，且每次分解都只对上一次分解的低频部分进行，而高频部分则直接放弃，这样就可以分别得到逐级的离散细节信号和离散逼近信号。同时，还可以根据小波参数逐级递减的这一特性，对某一管道漏磁检测信号分解，进而进行数值压缩，保证数值的准确性。
4 小波变换用于漏磁信号噪声处理
小波变换用于漏磁信号噪声去除的原理也是基于Mallat算法的分解特性。在管道漏磁检测过程中，由于受到现场环境以及被测铁磁性元件表面条件的影响，检测信号中也夹杂着大量的噪声，如果不对噪声进行处理就直接对管道进行漏磁检测信号处理，将会严重影响结果的准确性，进而造成管道更严重的损坏，因此，需要从检测信号中把有用信号与噪声分离出来，只有这样，才能对缺陷的大小和位置做出正确的判断。由于噪声往往包含在信号的高频部分，所以，小波变换除燥主要是把漏磁信号中的高频信号分离出来，并采用门限阈值形式对小波系数进行处理，具体构成是将小于门限阈值的小波参数置为0，剩余部分则进行重构，就可以得到无噪声的漏磁信号，进而实现了信噪分离。同时，由于漏磁信号本身的信号图包含了很多毛刺，如果不经过去噪处理可能会引起缺陷的措误识别，按照上述原理进行信噪分离后，能够有效改善小波变换后的信号重构失真，进而满足了管道漏磁信号预处理的要求，保证输油管道的质量，并为我国石油事业的发展奠定了坚实的基础。
结束语
总而言之，小波变换作为一种新的信号处理手段，近年来在无损检测领域的应用越来越广泛。在漏磁无损检测中，利用小波变换中Mallat算法的分解特性对管道漏磁检测信号进行处理，可以达到压缩数据量和实现信号除噪的效果，按照重构信号可以有效的识别管道内缺陷的位置和大小，从而正确判断出输油管道的腐蚀程度，为我国石油事业的长足发展提供重要保证，同时也促进我国各行业的可持续发展。
参考文献
[1] 王鹏飞，谢凌，李著信.小波变换用于输油管道漏磁检测信号处理[J].微计算机信息，2006，19：132-133+279.
[2] 王德荣，王鹏飞.小波变换用于输油管道漏磁检测信号处理[J].管道技术与设备，2007，04：8-9.
[3] 张起欣，张世富.输油管道漏磁检测信号处理研究[J].山西建筑，2007，32：3-4.
[4] 袁霄.小波变换用于输油管道漏磁检测信号处理[J].内蒙古石油化工，2008，13：26-28.