涡流在线检测中的快速去噪法应用研究

　　涡流无损检测技术的特点和优点使其在航空、航天、电力、石化、冶金和机械等诸多领域得到广泛应用。涡流检测中,除了被检对象的缺陷产生信号外,各种随机干扰也会混同在检测信号中^[1,2]。此外,某些特殊场合(如钢厂钢板或钢管生产线)的电磁干扰及机械震动的环境也会产生强烈的干扰信号。这些信号与检测信号叠加在一起会扭曲检测信号波形、湮没缺陷信号而降低检测结果准确度。通常采用模拟信号处理方法来消除这些影响。随着计算机和微电子技术的发展,数字化无损检测技术得到了快速发展,因而,以软件代替或简化硬件的方法得到充分研究;另一方面数字滤波器较模拟滤波器在可靠性、稳定性及可控性等方面有诸多优点^[3]。为此,作者提出一种简洁的实时同步数字去噪滤波方法,有针对性地滤除模/数(A/D)采样后数字信号中的高频噪声干扰,不修改其它常规信号,可一定程度抑制高频噪声对检测结果的影响,降低误报警率。

　　1　在线实时去噪滤波方法研究

　　在线实时处理是指在数据采集过程中,根据采样速率对信号加以同步数值处理,或在满足实时性要求的前提下,采集过程与数值处理过程交替进行。在线信号处理的特点是实时性好,缺点是受软硬件资源限制,不能采用太复杂的数值处理算法,一定程度上限制了其应用范围和处理效果。常用的数值滤波方法有Kalman滤波、算术平均滤波、加权平均滤波、中值滤波、惯性滤波、超值滤波、小波滤波、巴特沃思滤波及离散傅里叶变换等^[4~6]。

　　各种数字滤波器对系统中的高频噪声(简称冲击噪声)均有一定的滤除作用,但对于涡流检测而言,评价滤波器对冲击噪声的滤除能力取决于①对冲击噪声的滤除效果(反映为仪器报警装置的误报率)。②对常规信号(主要指缺陷信号)的不修改性(反映为仪器报警装置的漏报率)。

　　在多方案实验基础上,结合涡流数据采集的实际指标,综合考虑实时性、滤波效果及可控性等,提出一种简洁的实时同步数字去噪滤波方法。

　　图1为数据处理流程图。根据涡流无损检测的特点,采用逐点同步处理方式,设置了三个专门队列,用于存储最近发生的相关信号数据,以便根据信号发展趋势进行去噪滤波,同时也尽可能提高处理速度。这三个专门队列分别为原始输入值队列(长度为N)、输入值对应均值队列(长度为N)及滑动平均变量队列(长度为M)。

　　每读入一个新输入点数据到输入队列的同时,将有一个点数据被“淘汰”出队列,从该队列输出的点即为当前输出点,因此原始输入值队列的长度N实际为滤波器的输出延迟。