基于相关分析的声发射储罐罐底检测降噪方法

    基于声发射原理的储罐罐底腐蚀和泄漏检测是一种在线检测技术[1],由于其无需停产、倒灌、清罐等操作,检测成本低、效率高,近年来受到业界的普遍关注,取得了越来越多的应用[2-4]。然而由于受到各种环境因素的影响,声发射罐底腐蚀检测过程中不可避免会采集到大量的噪声信号。在后期的罐底评估过程中如不能有效地消除这些噪声信号,就会严重影响评估的准确性。因此人们针对不同的噪声信号,研究了各种有针对性的去噪方法,如:利用带通滤波方法滤除高、低频噪声;利用基于护卫传感器的方向识别方法滤除液滴回滴噪声[5];利用事件闭锁方法滤除回波噪声;利用模式识别方法滤除机械及电磁干扰噪声等[6, 7]。作者在近年的工作过程中对上述方法都进行了比较深入的研究,并取得了较好的效果。但同时也发现,声发射罐底腐蚀检测的评估结果是与一定时间内声发射事件源的位置分布相关的,上述方法仅滤除噪声信号,但并不能完全消除/虚定位0事件。大量存在的/虚定位0事件重影响罐底评估准确性。因此,有必要研究一种去除/虚定位0事件的数据处理方法。

    1 基本原理

    1.1 /虚定位0事件产生机理

    用声发射技术进行罐底检测最终是以接收到的声发射事件源的位置及其分布进行评估的。一个有效声发射事件是由在事件定义时间内三个以上传感器接收到的若干个撞击信号(Hit)组成,根据这些撞击信号到达传感器的时间差就可以确定产生该声发射事件的声源位置。传统的事件确定方法是只要满足上述条件的Hit就都归入同一个声发射事件中,进而参与定位计算。如果事件定义时间设置过长,多个声源在极短时间内依次发生的声发射信号便容易被确定为同一事件。如图1所示,在事件定义时间内,A和B两个声源所产生的声发射信号向周围传播。由于传播衰减[8]等原因A只被8、9、10三个传感器接收到, B被1、2、3三个传感器接收到,这样1、2、3、8、9、10六个传感器接收到的信号在同一个事件定义时间窗内,如果这些信号都被识别为有效信号,就会被归为同一个声发射事件,直接用这个声发射事件进行定位计算显然不正确,进而会对罐底腐蚀评估产生不良影响。对于大型储罐的声发射检测,由于储罐体积庞大,上述不良影响比较明显。反之,若将事件定义时间设置过短,同一声源很容易被分割成多个定位事件,这会对后面罐底腐蚀程度的评估分析造成诸多不便。

    另外在对声发射事件进行定位计算时,传统的时差定位方法是以检测到的信号强度超过阈值时刻或信号的最大峰值时刻作为时间基准进行计算的。当信号中混入的噪声比较强时,触发时刻与实际声源到来的时刻偏差很大,而最大峰值时刻有可能来源于噪声或其他干扰源的信号,这对定位准确性影响较大。