專利名稱：一種管道內(nèi)檢測器地面標記時刻的確定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及管道內(nèi)檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種管道內(nèi)檢測器地面標記時刻的確定方法。
背景技術(shù)：
輸送管道由于材料缺陷、外力損傷、施工缺陷以及腐蝕等因素導致管道產(chǎn)生缺陷。 這些缺陷對管道的安全運行造成潛在的危險，不及時處理，一旦發(fā)生事故將會造成巨大的生命財產(chǎn)損失和環(huán)境污染。為確保輸送管道的安全運行，必須要對輸送管道進行缺陷檢測。管道內(nèi)檢測技術(shù)是把裝有無損檢測設(shè)備及數(shù)據(jù)采集、處理和存儲系統(tǒng)的管道內(nèi)檢測器放置在管道中，在流體介質(zhì)的推動下在管道內(nèi)運行，檢測管體的缺陷并對缺陷進行準確的位置定位。管道內(nèi)檢測器上安裝有里程輪，通過記錄里程輪滾過的角度就可以計算出內(nèi)檢測器運行的路程，定位出管道缺陷的位置。但是經(jīng)過上百公里運行后定位誤差會累積達數(shù)十米甚至上百米，無法滿足工程需要。為了修正累積定位誤差，在管道沿線每隔l_2km 處放置一個地面標記器，地面標記器測得管道內(nèi)檢測器通過其正下方的時刻(以下簡稱地面標記時刻)，將該時刻內(nèi)檢測器記錄的里程值修正到地面標記器的位置上。在進行數(shù)據(jù)處理時，以地面標記器為位置參考點，測量管道缺陷相對于地面標記器的距離?，F(xiàn)代管道正在向著大口徑、深埋、厚壁的方向發(fā)展，傳統(tǒng)電磁測深方式的地面標記系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足需求。因此基于聲學的地面標記系統(tǒng)開始受到重視。聲學地面標記系統(tǒng)利用內(nèi)檢測器在管道內(nèi)行進時與管壁摩擦或與管道焊接處碰撞發(fā)出的聲音信號實現(xiàn)檢測。 聲學地面標記系統(tǒng)的傳感器在當內(nèi)檢測器接近時，檢測摩擦聲信號直至內(nèi)檢測器離開，經(jīng)過后續(xù)的放大、濾波、存儲和處理查找到內(nèi)檢測器通過地面標記器正下方的時刻。地面標記時刻的查找方法依據(jù)的是管道內(nèi)檢測器通過地面標記器正下方時，聲音傳播距離最短，受到的衰減最小，采集到的聲信號強度最強的原理，把聲信號能量最強的時刻確定為地面標記時刻。地面標記時刻的查找過程是首先提取摩擦聲信號的包絡，然后以包絡的峰值點所在的時刻作為地面標記時刻。在包絡提取中，現(xiàn)有的方法都是基于極值插值的原理，依賴于摩擦聲信號的極值， 而摩擦聲信號是復雜多變的寬頻帶信號，基于極值插值原理的包絡提取辦法所得到的包絡不光滑，很難精確地判斷出峰值時刻，無法得到準確的地面標記時刻，進而不能對管道內(nèi)檢測器的里程輪誤差進行準確的修正。

發(fā)明內(nèi)容
為了能夠得到準確的地面標記時刻，從而對管道內(nèi)檢測器的里程輪誤差進行準確的修正，本發(fā)明提供了一種管道內(nèi)檢測器地面標記時刻的確定方法，所述方法包括以下步驟一種管道內(nèi)檢測器地面標記時刻的確定方法，所述方法包括以下步驟(1)通過聲學地面標記系統(tǒng)采集內(nèi)檢測器與管壁摩擦產(chǎn)生的符合預設(shè)規(guī)律的摩擦聲信號S(t)；(2)通過帶通濾波器對所述符合預設(shè)規(guī)律的摩擦聲信號S (t)進行處理，獲取濾除噪聲后的信號S1 (t)；(3)對所述濾除噪聲后的信號S1 (t)進行全波整形處理，獲取全波整形后的信號 S2(t)；(4)對所述全波整形后的信號求導數(shù)，將一階導數(shù)為零的點作為極值點， 從所述全波整形后的信號中提取出多個極值點，再連接所有極值點，構(gòu)成包絡信號 S3(t)；(5)通過查看管道建造記錄獲取地面標記器的傳感器到管道中心的垂直距離h ；(6)根據(jù)地面標記器檢測到內(nèi)檢測器經(jīng)過的時間段內(nèi)里程輪在單位時間內(nèi)所記錄的距離，確定出信號S⑴時段內(nèi)管道內(nèi)檢測器的運行速度ν ；(7)建立地面標記器接收到內(nèi)檢測器摩擦聲信號的幅值隨時間變化的數(shù)學模型；(8)把所述地面標記器的傳感器到管道中心的垂直距離h、所述在信號S(t)時段內(nèi)管道內(nèi)檢測器的運行速度ν以及得到的所述包絡信號代入所建立的所述數(shù)學模型中，通過最小二乘擬合，獲取到地面標記時刻、。所述預設(shè)規(guī)律具體為內(nèi)檢測器經(jīng)過地面標記器的過程中摩擦聲信號的幅度會呈現(xiàn)出由小變大，再由大變小的規(guī)律。所述對所述濾除噪聲后的信號S1 (t)進行全波整形處理，獲取全波整形后的信號 S2 (t)具體為取所述濾除噪聲后的信號S1U)絕對值，即所述全波整形后的信號= S1 (t) |。所述建立地面標記器接收到內(nèi)檢測器摩擦聲信號的幅值隨時間變化的數(shù)學模型具體為將地面標記器附近的土壤等效成均勻黏彈性各向同性介質(zhì)，得到開爾芬介質(zhì)中縱波的振幅函數(shù)u = U0Xe^az (1)式(1)中uQ為聲源振幅，α為空間衰減系數(shù)，ζ為波的傳播方向；把摩擦聲信號的傳播等效為球面?zhèn)鞑ツＰ?，令球面半徑r = z，則開爾芬介質(zhì)中球面波縱波的振幅函數(shù)
權(quán)利要求
1.一種管道內(nèi)檢測器地面標記時刻的確定方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟(1)通過聲學地面標記系統(tǒng)采集內(nèi)檢測器與管壁摩擦產(chǎn)生的符合預設(shè)規(guī)律的摩擦聲信號s(t)；(2)通過帶通濾波器對所述符合預設(shè)規(guī)律的摩擦聲信號S(t)進行處理，獲取濾除噪聲后的信號3力)；(3)對所述濾除噪聲后的信號S1U)進行全波整形處理，獲取全波整形后的信號 S2(t)；(4)對所述全波整形后的信號求導數(shù)，將一階導數(shù)為零的點作為極值點，從所述全波整形后的信號中提取出多個極值點，再連接所有極值點，構(gòu)成包絡信號&(0 ；(5)通過查看管道建造記錄獲取地面標記器的傳感器到管道中心的垂直距離h；(6)根據(jù)地面標記器檢測到內(nèi)檢測器經(jīng)過的時間段內(nèi)里程輪在單位時間內(nèi)所記錄的距離，確定出在信號S(t)時段內(nèi)管道內(nèi)檢測器的運行速度ν ；(7)建立地面標記器接收到內(nèi)檢測器摩擦聲信號的幅值隨時間變化的數(shù)學模型；(8)把所述地面標記器的傳感器到管道中心的垂直距離h、所述在信號S(t)時段內(nèi)管道內(nèi)檢測器的運行速度ν以及得到的所述包絡信號代入所建立的所述數(shù)學模型中， 通過最小二乘擬合，獲取地面標記時刻、。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種管道內(nèi)檢測器地面標記時刻的確定方法，其特征在于， 所述預設(shè)規(guī)律具體為內(nèi)檢測器經(jīng)過地面標記器的過程中摩擦聲信號的幅度會呈現(xiàn)出由小變大，再由大變小的規(guī)律。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種管道內(nèi)檢測器地面標記時刻的確定方法，其特征在于， 所述對所述濾除噪聲后的信號S1 (t)進行全波整形處理，獲取全波整形后的信號&(0具體為取所述濾除噪聲后的信號S1 (t)絕對值，即所述全波整形后的信號= S1W u
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種管道內(nèi)檢測器地面標記時刻的確定方法，其特征在于， 所述建立地面標記器接收到內(nèi)檢測器摩擦聲信號的幅值隨時間變化的數(shù)學模型具體為將地面標記器附近的土壤等效成均勻黏彈性各向同性介質(zhì)，得到開爾芬介質(zhì)中縱波的振幅函數(shù)u = U0Xe … (1)式(1)中Utl為聲源振幅，α為空間衰減系數(shù)，ζ為波的傳播方向；把摩擦聲信號的傳播等效為球面?zhèn)鞑ツＰ?，令球面半徑r = z，則開爾芬介質(zhì)中球面波縱波的振幅函數(shù)以 Π- a rU = fXe (2)地面標記的傳感器與管道內(nèi)檢測器的位置關(guān)系式為 r“h2 + l2 =」h2+v2x(t-t0f(3)將式C3)代入式O)，獲取所述地面標記器接收到內(nèi)檢測器摩擦聲信號的幅值隨時間變化的數(shù)學模型
全文摘要
本發(fā)明公開了一種管道內(nèi)檢測器地面標記時刻的確定方法，涉及管道內(nèi)檢測技術(shù)領(lǐng)域，通過聲學地面標記系統(tǒng)采集內(nèi)檢測器與管壁摩擦產(chǎn)生的符合預設(shè)規(guī)律的摩擦聲信號；通過帶通濾波器、全波整形和取包絡處理，獲取包絡信號；建立地面標記器接收到內(nèi)檢測器摩擦聲信號的幅值隨時間變化的數(shù)學模型；把地面標記器的傳感器到管道中心的垂直距離、在信號時段內(nèi)管道內(nèi)檢測器的運行速度以及得到的包絡信號代入所建立的數(shù)學模型中，通過最小二乘擬合，獲取到地面標記時刻。經(jīng)過實驗證明，通過本方法獲取到的地面標記時刻的誤差較小，得到的地面標記時刻更精確，能滿足工程的需要，進而能對管道內(nèi)檢測器的里程輪誤差進行更準確的修正。
文檔編號F17D5/02GK102537668SQ20121001432
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月17日
發(fā)明者向紅, 孫立瑛, 李一博, 楊偉, 王偉魁 申請人:天津大學