[发明专利]一种磁致伸缩导波纵波管道固有频率检测方法

说明书

本发明提出了一种磁致伸缩导波纵波管道固有频率检测方法，包括如下步骤：S1、利用白噪声发生电路产生白噪声信号；S2、将产生的白噪声信号经过功率放大模块放大，加载到激励传感器上，使得白噪声信号能够通过管道传播至接收传感器处；S3、对接收传感器感应到的信号进行采集并存储，将检测的白噪声信号进行FFT变换，功率频谱能量较大的频率即为固有频率；S4、利用单频率进行导波激励，逐个测量直达导波幅值信息，验证白噪声检测固有频率的准确性，并验证在该频率下能够有效的提高导波信噪比。本发明硬件实现简单，能够快速对构件的固有频率进行检测，结合导波频散曲线，选择合适的固有频率进行激励，能够有效的抑制导波的频散，提高导波信噪比。

技术领域

本发明涉及测量技术领域，尤其涉及一种磁致伸缩导波纵波管道固有频率检测方法。

背景技术

目前磁致伸缩导波在管道、斜拉索纵波无损检测应用时，通常利用频散曲线选择单一激励频率，以减小导波频散效应对检测的影响。但受到导波衰减和多模态问题的影响，使得导波信号的信噪比较低，微小缺陷的反射信号易湮没在噪声中。同时受到导波脉冲时间和波形的影响，降低了导波检测分辨率。

目前技术中，增加导波信噪比的方式有：对导波检测信号进行多次叠加平均，但该种方式耗时较长；对激励信号进行频率、幅值、脉冲周期的优化，但导波衰减率随着频率的增加而增加，会降低导波检测距离。增加幅值需要增加功率需求，输出电压增大会增加安全隐患。增加脉冲时间能够增加导波输入能量，但降低了导波的分辨率；采用编码激励和脉冲压缩技术提高导波信噪比，但该种方式受到导波频散和多模态效应影响较大，使得导波信号的位置信息误差变大。采用白噪声方式能够快速的寻找管道的多个固有频率，在固有频率下激励能够提高导波的信噪比和分辨率。δ信号与白噪声有着相似的频谱，同样能够在导波检测中寻找固有频率，但其需要瞬时能量较高，增加的激励的难度。采用chirp波进行导波激励时，导波能够包含多种频率成分，但需要对采用的频率进行预判，同时受到导波形变问题的影响。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提出了一种磁致伸缩导波纵波管道固有频率检测方法，对铁磁性管道、斜拉索进行单点激励、单点检测，可实现大范围长距离管道或斜拉索固有频率检测和无损检测。

本发明采用如下技术方案：

一种磁致伸缩导波纵波管道固有频率检测方法，包括如下步骤：

S1、利用白噪声发生电路产生白噪声信号；

S2、将产生的白噪声信号经过功率放大模块放大，加载到激励传感器上，使得白噪声信号能够通过管道传播至接收传感器处；

S3、对接收传感器感应到的信号进行采集并存储，将检测的白噪声信号进行FFT变换，功率频谱能量较大的频率即为固有频率；

S4、利用单频率进行导波激励，逐个测量直达导波幅值信息，验证白噪声检测固有频率的准确性，并验证在该频率下能够有效的提高导波信噪比。

进一步地，所述方法通过由白噪声发生电路、功率放大模块、传感器、信号采集存储模块与信号后处理模块组成的装置实现；白噪声发生电路产生白噪声信号，通过功率放大模块后加载到激励传感器上，使得白噪声信号沿管道进行传播，并在检测传感器处感应出电压信号，通过信号采集存储与后处理，获得检测信号中功率频谱能量较大的频率成分即为该管道的固有频率。

进一步地，所述白噪声发生电路包括白噪声发生模块、高通模块、低通模块；白噪声利用齐纳二极管的特性生成，通过齐纳二极管的频率特性产生平滑的宽带白噪声，再通过高通模块和低通模块后产生带宽适合功率放大模块的白噪声信号。