基于特征量提取的输气管道微泄漏检测

输气管道音波法泄漏检测采集得到的信号不仅包含有用的泄漏信号,而且包含背景噪声和各种干扰信号,因此信号的识别和特征量提取尤为重要。基于此情况,采用相关性分析的方法对传感器采集的信号进行处理并得到有效特征量,传感器采集得到的信号包括泄漏信号、敲击信号、压缩机启停信号、减压阀开关信号。相关性分析采用相关函数和协方差函数实现,相关函数可以得到各种信号的自相关和互相关特征,协方差函数可以得到各种信号的自协方差和互协方差特征。同时对信号进行整体峰度计算,并设置整体峰度阈值。研究结果表明:信号的相关性分析可以对输气管道微泄漏进行检测,同时对诸如减压阀操作、压缩机启停、敲击等干扰因素可以通过相关函数数值从背景噪声中识别;在不确定是否存在干扰信号的前提下,通过相关分析从背景噪声中提取泄漏信号或干扰信号,并对信号进行整体峰度值计算,若整体峰度值高于阈值,则认为泄漏发生,提高了音波泄漏检测的准确性。     

电阻点焊熔核形成过程的激光传感和表征

探索一种采用激光位移传感器获取电阻点焊过程电极位移信号的实现方法.选用高精度激光位移传感器搭建获取电极位移信号的计算机数据采集系统.通过大量点焊过程位移信号与试验结果的对比分析,对其熔核形成过程进行物理解释和表征.结果表明:获得的电极位移信号可以表征熔核形成过程,能够作为监测点焊接头质量的信息源.     

新型柔性压电薄膜在管道泄漏检测中的应用

针对传统固体压电陶瓷式压电探头安装结构复杂、响应频率范围窄、对于复杂曲面不适应等缺点导致的在管道泄漏检测中灵敏度不高、检测范围较近等问题,提出一种采用新型柔性压电薄膜作为声发射传感器的管道泄漏检测方法。首先,将偏氟乙烯-三氟乙烯共聚物P(VDF-TrFE)高分子柔性压电薄膜与传统压电陶瓷式、空气耦合式3种传感器布置于管道表面;然后,采用软硬件结合的方式采集不同状态下的管道壁面信号;最后,通过FFT等时频域信号处理算法对采集信号进行分析处理,通过时域和频域波形特征判断管道泄漏状态。实验结果表明：在泄漏信号响应方面,新型P(VDF-TrFE)柔性压电薄膜相比传统压电陶瓷式传感器表现出了更高的灵敏度和更大的响应值,能够检测出更小的泄漏,且该类型传感器受安装以及位置角度的限制较小;随着泄漏源距离的增加,P(VDF-TrFE)柔性压电传感器的衰减程度较压电陶瓷和空气耦合式传感器低,能够检测出更远距离的泄漏;P(VDF-TrFE)柔性压电传感器能够作为一种新型的声发射传感器应用于地埋管道泄漏等复杂结构损伤失效检测中,具有重要的研究意义和应用价值。     

基于压电传感器的管道泄漏监测仪的研制

提出了通过提高输油管道泄漏信号的信噪比进而提高泄漏检测的可靠性和灵敏度的方法；在定量分析、比较压阻式压力传感器和压电式动态压力传感器各自信号的特征和信噪比的基础上，提出了基于压电传感器的管道泄漏监测方法。阐述了基于压电传感器的管道泄漏监测、定位原理以及基于MSP430F149单片机的管道泄漏监测仪软、硬件设计方法及实现。现场泄漏检测试验结果表明，基于压电传感器的管道泄漏监测仪可以较好地提高泄漏检测的可靠性和灵敏度。     

基于光纤传感器的甲烷气体浓度信号采集方法

基于光谱吸收法设计了一种反射型光谱吸收光纤传感器网络结构,该结构可以完成对远距离多点甲烷气体浓度的实时测量。为了能够保证光谱扫描波长中心值与甲烷气体吸收峰相同,激光光源通过波长调制光谱完成调制,采用调整三角波的幅值与偏移量对光源波长进行调整。在接收端,为了对光电信号进行有效的采集,设计了一种多点高速信号的采集方法,并分析其调制深度的影响。实验证明,软件采集算法以及合适的调制深度能够满足工程中光纤气体传感器多点采集的精度要求。     

基于VMD改进算法的气体管道泄漏检测

为提取气体管道声波信号中的泄漏成分并进行重构,提出一种结合VMD( VMD: Variational Mode Decomposition) 和误差能量算法的特征提取方法。该方法首先利用油气管道泄漏检测系统模拟气体管道的微小泄漏,并采集泄漏声波信号; 然后利用VMD 算法将采集到的泄漏声波信号分解为一系列带宽受限的固有模态;随后,使用误差能量算法选择有效模态; 最后,利用有效模态进行信号重构。通过仿真分析发现,该改进算法可以提取有效模态,利用该方法处理气体管道微小泄漏声波信号,能有效滤除噪声并重构原始信号。     

变压器现场超高频局部放电信号的时域特征分析

对安装在同一台变压器上的两个超高频天线传感器连续采集的电磁波信号进行时间差和累积能量比分析,采用高斯函数对电磁波时域信号进行拟合,并通过拟合曲线相似度归纳了现场超高频信号的特征拟合曲线.分析表明,时间差与累积能量比的关系可以用来判断安装在不同位置的传感器同时采集的变压器局部放电电磁波信号是否来自同一个放电源;两个传感器同时采集到的来自同一放电源的电磁波应具有较高的相似度,有助于更准确地判断电磁波是否来自同一放电源;时域拟合波形能够去除由于微小干扰导致的波形差异,能够判断变压器局部放电类型,从而可以通过超高频局部放电电磁波信号对变压器实施局部放电故障诊断.     

管道泄漏信号自适应增强技术

基于动态压力传感器的管道泄漏检测,由于工况的多变使得泄漏信号经常被背景信号淹没,固定分解尺度的小波去噪得不到理想的效果。在分析泄漏信号特征的基础上,提出了一种简单、实用的泄漏信号自适应增强方法。它首先对动态压力信号进行正负区间划分,分别计算各个正负区间信号的累加和,并计算正、负累加和信号的3σ,对于累加和大于3σ的信号区间,保留幅值小于1/2峰值部分信号,并对剩余部分进行3次样条插值,从而自适应地实现泄漏信号增强。信噪比计算、功率谱分析和定位结果表明,该方法可以最大程度地保留泄漏信号的固有变化趋势,并提高泄漏信号的信噪比,降低定位误差。     

基于差分法的旋进漩涡流量计抗振动干扰的实验研究

论文研究了管道振动对旋进旋涡流量计有效信号采集的影响,提出了一种消除旋进旋涡流量计管道振动的传感器安装方法,通过在流量计主体同侧轴向并列安装双传感器采集信号,再将两路信号差分处理,消除管道振动对信号采集的影响.实验研究针对DN50口径旋进旋涡流量计,通过实验证实:采用新的传感器安装方法和差分处理法,可以消除管道振动给流量测量带来的影响,实验验证了本方法的有效性.     

基于激光传感器的车辆超高检测系统研究

基于激光传感器,设计了一种车辆超高检测系统.该系统运用发射传感器阵列和接收传感器阵列形成激光光幕,通过判断传感器是否被遮挡,可以精确地检测车辆具体超高高度.针对日光、强光干扰现象,在硬件电路设计方面,采用光调制与光解调处理方法.光调制与解调方法使激光信号变成离散信号,可有效解决自然光中连续光信号的干扰现象.软件设计方面采用FreescaleMC9S12DG128单片机对发射信号进行控制,对接收信号进行处理,程序简单易行,执行效率高.该超高检测系统采用激光传感器,抗干扰能力强,测量精度高,能够实现车辆高度动态测量,检测时车辆速度可达30km/h,测量精度高、检测效率快,并且可以测量镂空物体高度.在实际检测实验中,该检测系统检测精度可达5cm,检测范围4～6m.该系统可以广泛应用于城市道路和高速公路车辆超高检测站,以减少大货车卡桥、撞桥事故的发生.     

PLC在压力容器底部气密检验机中的应用

底部气密检验是压力容器生产工艺中的一个必要环节,底部气密机成功地实现了这一过程。本文介绍了采用西门子S7-200PLC作为该设备控制系统的软硬件设计,实现压力容器底部气密检验的自动化。     

光纤光栅压力计及其传感特性的研究

设计了一种基于悬臂梁结构的光纤布拉格光栅（FBG）压力传感器,采用应变片作为悬臂梁,将垂直压力转换成轴向应力. FBG固定在悬臂梁上,将应力转换成中心波长的漂移. 通过半导体激光器斜边检测法检测FBG波长的移动. 研究了FBG栅区长度和特征反射光谱宽度的关系,选择并制作了栅区长度为1 mm的FBGs作为传感器,确保FBG中心波长漂移时,半导体激光的波长仍在FBG的反射光谱区域内,扩大了传感器的动态范围. 在悬臂梁双侧设计了FBGs对结构,利用这对FBGs对环境温度相应系数相同的特性,消除环境温度波动对压力测量的影响. 在实验中改变FBGs对的温度,测量了它们对温度的响应并利用温度消敏算法获得传感器的温度不敏感性能. 提出了FBG压力传感器的空分复用技术,利用多个光纤耦合器和光电探头（PD）阵列组成传感网络. 上述的压力传感网络技术在边坡、基坑等土木工程结构安全监控领域具有实用价值.     

基于声信号的履带机器人地面分类试验研究

为了拓展地面识别方式及提升识别率,提出利用履带机器人行驶噪声进行地面类型识别.使用声压传感器采集履带机器人在行驶过程中与地面相互作用辐射的声音信号,对声音信号提取修正的梅尔频率倒谱系数（MFCC）及其一阶差分（△MFCC）使用优化后的支持向量机（SVM）进行分类,并测试了该方法在多种背景噪声环境下的效果.结果表明,行驶噪声包含能够表征地面特点的信息.相比于幅域、频域和时频域特征,修正的MFCC+△MFCC特征具有明显优势.在校园环境中分类准确率达到了89.5%,当信噪比高于20 dB时,在多种背景噪声环境中分类准确率均达到80%左右.      

基于计算机视觉的三维激光扫描测量系统

介绍了基于计算机视觉三维激光扫描测量系统．该系统主要由双目视觉测量探头、图像采集卡、扫描机构及其控制部分组成．通过两个摄像机同时摄取一个扫描激光光条的图像,经图像匹配,利用视差,可计算得到光条上所有点的位置以及深度,即被扫描物体表面的三维信息．就系统中的摄像机标定、图像采集、特征提取、图像匹配及三维信息恢复等主要工作过程进行了论述．     

分布式光纤传感器在管道泄漏监测中的应用

提出了一种利用分布式光纤传感器对输送管道泄漏进行实时监测的技术．输送管道发生泄漏、管道附近的机械施工和人为破坏等事件产生的振动、压力或温度变化信号作用于光纤时，光波在光纤中传输时产生的损耗具有不同的信号特征．分布式光纤传感器可以同时获取损耗的空间分布及其随时间的变化．在入射端利用光时域反射技术和在输出端利用光功率检测，可实现光纤上各点静态与动态损耗的测量和定位．计算机通过对数据进行分析和融合，根据信号特征判断并淮确定位管道泄漏等事件的发生，提高压力管道的监测水平．     

管道缺陷漏磁检测中巨磁阻传感器应用研究

磁性传感器在无损检测中已经有了很大的应用，与传统的磁性传感器相比，巨磁阻传感器有着灵敏度高、可靠性好、测量范围宽、体积小，价格低等优点．本介绍了漏磁检测及巨磁阻传感器的原理，设计了巨磁阻传感器阵列，以及基于PC104的数据采集装置，实验结果表明，系统可以检测到管道壁上的微小缺陷。     

煤矿井下R-OTDR光纤EEMDMAF去噪算法研究

针对煤矿井下管道存在的潜在瓦斯泄露、粉尘爆炸等问题,提出了基于Ｒ-OTDＲ( Ｒaman Optical Time Domain Ｒeflectometry) 分布式光纤温度传感器的管道安全监测方法,分析了Ｒ-OTDＲ 光纤的技术原理。对于采集过程中温度信号噪声干扰问题,分别采用滑动平均滤波和EEMD( Ensemble Empirical Mode Decomposition) 两种方法进行去噪。仿真结果表明,单独使用两种方法都不能得到最优的去噪结果。将融合滑动平均滤波及EEMD去噪算法,并采用3 个指标用于效果判定。实验结果表明: 先滑动平均再EEMD 能有效去除信号中的干扰噪声,极大地提高了信噪比和系统测量精度,相比传统算法而言,系统传感效率更高。     

应用于力促动器的高精度力采集系统设计

对力信号的高精度采集是实现力促动器系统精确控制的前提。设计了高精度力传感器信号采集系统,包括力采集模块、DSP处理模块和上位机软件。力采集模块在对力传感器信号调理后采用ADS1259芯片实现了模数转换过程;DSP处理模块读取ADC输出的数字信号并与上位机通信;上位机软件使用Python设计,实现了对数字信号的处理与显示。经过测试,该系统采集误差小于0.1 m V,采集数据波动小于20μV,可以为力促动器系统的闭环控制提供依据。     

基于切比雪夫最佳逼近的LVDT位移传感器信号处理

针对LVDT位移传感器两端输出信号的非线性问题,提出了一种基于切比雪夫最佳逼近原理的信号处理方法. 该方法将传感器有效量程自适应地分为线性和非线性区域. 线性工作范围和对应直线逼近函数利用切比雪夫一次最佳逼近自适应确定,非线性区域信号采用有理B样条函数进行线性化处理. 设计了基于MSP430单片机的信号处理器,搭建了基于步进电机直线台和标准激光传感器的试验平台,对该算法进行实验验证. 实验选用量程为85 mm的LVDT位移传感器,实验结果表明,该方法将传感器的非线性误差从2.47%降至0.30%,测量平均误差绝对值从0.64 mm降至0.12 mm,有效改善了传感器的线性度和精度,延展了其工作范围.