[发明专利]基于杜芬系统三维相轨迹的管道缺陷识别及可视化方法

摘要

本发明公开了一种基于杜芬系统三维相轨迹的管道缺陷识别及可视化方法，包括:通过波形发生器、功率放大器放大和压电环，激发超声导波信号，然后通过压电片接收实测信号，并通过数字示波器记录超声导波在管道中传播的时程曲线；构造杜芬振子信号检测系统；根据最大Lyapunov指数随策动力幅值F的变化，确定可用于识别超声导波信号的F值；将实测信号的中间部分信号输入确定F值的杜芬振子信号检测系统，若三维相轨迹图无明显变化，则管道完好；若三维相轨迹图发生明显变化，则管道有缺陷；根据开发的可视化系统完成管道缺陷的识别与定位。本发明方法不仅可以对管道中的不同损伤程度的缺陷进行有效定位，而且还可以通过开发的可视化系统识别及定位缺陷管道。

主权项

基于杜芬系统三维相轨迹的管道缺陷识别及可视化方法，其特征在于包括以下步骤：1)波形发生器生成经Hanning窗调制的信号，通过功率放大器放大，再作用于管道一侧端面的压电环，激发经Hanning窗调制的超声导波信号，使超声导波遍历管道的所有位置；2)通过设置在管道上的压电片接收实测信号，并通过数字示波器记录超声导波在管道中传播的时程曲线，由数字示波器将记录的信息传输给计算机；3)设预先采集到的完好管道的入射波信号、端面回波信号以及数值模拟的超声导波信号、纯噪声信号为检测信号，根据该检测信号的中心频率、采样频率，以及杜芬方程特性，构造杜芬振子信号检测系统；4)将预先采集到的完好管道的入射波信号、端面回波信号以及数值模拟的超声导波信号、纯噪声信号分别输入到杜芬振子信号检测系统，通过比较无信号输入、入射波信号、端面回波信号、超声导波信号及纯噪声信号时，最大Lyapunov指数随策动力幅值F的变化，确定可用于识别超声导波信号的F值；5)将接收到的实测信号的中间部分信号输入确定F值的杜芬振子信号检测系统，分析该中间部分信号对三维相轨迹图的影响，若三维相轨迹图无明显变化，即系统仍处于大周期状态时，则管道完好；若三维相轨迹图发生明显变化，即系统从大周期状态变为混沌状态时，则管道有缺陷，进入步骤6)；6)根据开发的MATLAB可视化系统，通过杜芬振子信号检测系统的相轨迹图、三维相轨迹图及Lyapunov指数完成管道缺陷的可视化识别，并利用Lyapunov指数进行管道缺陷的定位。