[发明专利]密间隔腐蚀检测中检测信号的相关分析识别方法

说明书

【技术领域】：

本发明属于埋地管道阴极保护技术领域，属于腐蚀探测、阴极保护、模式识别、嵌入式系统多学科交叉的应用技术领域。

【背景技术】：

密间隔检测(Close Interval Potential Survey，CIPS)技术是当今埋地钢质管道腐蚀检测的关键技术方法之一。密间隔腐蚀检测仪是通过在埋地钢质管道路由上方的地面测量管道的阴极保护电位与距离的详细关系情况，完成管道阴极保护有效性的检测及评价。

CIPS检测仪由一个高灵敏的毫伏表、阴极保护电流断流器、CIPS的静态数据记录仪、Cu/CuSO₄半电池探杖和尾线轮等设备组成。实施CIPS法检测时，在阴极保护电源输出线串接上电流断流器，它以特定的周期“接通”或“断开”(ON/OFF)阴极保护电流为管道提供一个检测电流信号。检测者利用探杖来对管道沿线的阴保电位进行准确测试。具体的操作方法是，毫伏表的输入一端通过一条足够长的导线与管体保持电气连接，另一端连接检测探杖，在管道沿线地表上的任意位置进行检测。该方法能够不受常规测量方法对测试桩的依赖，更重要的是，在土壤电阻率较高的地区，通过CP电流的断开时刻的阴极保护电位，可以有效地消除IR降对保护电位测量准确性的影响。通过对管道通断电位的对比分析可以得到有关防腐层、杂散电流等有用信息，使检测结果更为全面可靠。

CIPS静态数据记录仪是在密间隔检测时，用于监测并记录管线路由上、固定位置(测试桩)上的阴极保护电位变化情况。检测人员通过记录器以一定的时间间隔记录检测时段内保护电流的通断电位，并依此对检测结果中的大地电流和杂散电流干扰影响进行修正。

在管道检测系统中，CIPS检测仪、静态数据记录仪与电流断流器必须保持严格的检测同步。传统的数据记录仪必须备有GPS引擎，来实现记录周期与保护电流通断的严格同步[1]。这种方法要求记录仪必须在能够良好地接收GPS信号的条件下工作，而对于某些城市环境或建筑物内实施数据记录的条件下，难以满足应用现场接收卫星信号的条件。

此外，检测记录的ON/OFF电位是通过电流中断器对管道保护电流进行严格的周期中断来产生的，测得的电位信号波形也应该是具有严格周期性。但是，由于管道系统中管体的电抗和极化作用，以及受大地电流或杂散电流的干扰等因素，可能破坏记录仪采样数据的明显周期性。由于数据记录仪与中断器是采用不同的系统时钟，尽管当前的系统时钟精度都很高，但由于误差积累的原因，长时间记录的过程势必会产生无法接受的定时误差。这个误差表现为检测周期与CP电流通断周期的偏移，从而导致所记录管道ON/OFF电位的测量错误。

检测信号的相关分析方法在埋地管道漏水测试方法中常用的是信号分析方法。漏水相关仪是通过在管道上可能漏水点的两侧，安装两个漏水噪音传感器来接收漏水点发出的振动噪音信号，通过两个信号的相关性分析计算，得出漏水噪音信号传导到每个传感器位置时的时间延迟(时间差)。在已知两个传感器之间的精确距离和振动波在管道上的传播速度，就可以计算出漏水点的距离值。使用的公式为：

漏水点距离传感器的距离＝(传感器间距离-时间延迟*波速)/2。

在埋地管道上方的地面上，应用相关分析方法通过波形相关分析，得出地面上电位信号波形与管道远端阴极保护电流的电流断流器发出的阴极保护电流波形的相关性，进而计算出检测数据记录仪与断流器中断周期之间的时间差，需要解决埋地管道由于分布电感和电容对波形产生的畸变、以及管道上众多可能干扰因素对检测信号波形产生的干扰等问题。

此外，对地面电位信号波形进行波形识别，对于单一波形无法进行相关分析。必须建立一个与电流中断器发出信号的标准波形有高度一致性的波形数据库，应用波形库内的适合波形与检测信号波形进行相关分析，才能够可以有效识别出阴极保护电位的真实模式，达到提高设备的抗干扰能力、减少检测设备的复杂程度的目的。

【发明内容】：

本发明目的是解决在管道检测系统的信号采集过程中不同检测设备模块之间的信号精确同步及时钟漂移的问题，提供一种密间隔腐蚀检测中检测信号的相关分析识别方法。该方法集相关分析的数学方法、微弱电位信号采集、模式识别、嵌入式系统等技术为一体。使检测更为简单、有效。

本发明应用相关性分析的数学方法处理和识别检测信号的原理和实现的技术手段，可以有效地解决远程信号的同步问题，而取代当前检测设备中GPS卫星信号的同步方法。

本发明所依据的相关分析的数学方法：