1、海底石油管道檢測(cè)技術(shù)是目前國(guó)際無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。漏磁檢測(cè)技術(shù)因其所具有的優(yōu)點(diǎn)一直受到管道檢測(cè)專家和學(xué)者的高度重視，它是利用磁場(chǎng)和缺陷的相互作用來(lái)進(jìn)行工作的。漏磁檢測(cè)信號(hào)可以提供直觀和大量的信息，準(zhǔn)確檢測(cè)出物體中的缺陷，并確定其位置、大小和性質(zhì)。信號(hào)處理和缺陷識(shí)別技術(shù)是海底管道漏磁檢測(cè)系統(tǒng)中最關(guān)鍵的技術(shù)之一，它是海底管道安全狀況評(píng)估和修理的主要依據(jù)，本論文對(duì)此進(jìn)行了研究。 根據(jù)管道漏磁檢測(cè)的工作原理，設(shè)計(jì)了應(yīng)用漏磁技術(shù)的海底

2、管道模擬樣機(jī)硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)總體方案?；陔姶艑W(xué)計(jì)算理論，應(yīng)用磁疇分析對(duì)管道鐵性物質(zhì)及漏磁場(chǎng)特性進(jìn)行了研究，其中重點(diǎn)研究了鐵性物質(zhì)的磁化過(guò)程、漏磁場(chǎng)的磁化方式、磁化工作點(diǎn)等。提出了基于解析法的點(diǎn)偶極子、線偶極子和面偶極子管道缺陷理論模型，并分別以有限長(zhǎng)矩形缺陷、無(wú)限長(zhǎng)矩形缺陷和錐型缺陷為例做出了相應(yīng)的解析法漏磁場(chǎng)分布研究。同時(shí)從漏磁場(chǎng)的數(shù)值分析理論出發(fā)，建立了管道缺陷的有限元分析模型，結(jié)合Ansys分析軟件對(duì)有限元分析在管道漏磁中的應(yīng)

3、用作了具體研究。針對(duì)海底管道漏磁檢測(cè)實(shí)際工況和實(shí)驗(yàn)實(shí)研究的需要，設(shè)計(jì)研制了海底管道模擬樣機(jī)裝置和漏磁在線管道臺(tái)架系統(tǒng)。 信號(hào)的預(yù)處理水平直接關(guān)系到管道漏磁數(shù)據(jù)壓縮效果和缺陷識(shí)別的精度。對(duì)漏磁檢測(cè)信號(hào)的特性進(jìn)行了分析，并根據(jù)我國(guó)國(guó)標(biāo)GB-T12606-90對(duì)鋼管漏磁探傷方法的規(guī)定利用實(shí)驗(yàn)室加工和Ansys仿真的方法建立了一些缺陷樣本數(shù)據(jù)庫(kù)以供漏磁信號(hào)處理使用。詳細(xì)闡述了應(yīng)用插值法去除壞道信號(hào)的影響以及為提高精度對(duì)漏磁縱向信號(hào)和周向

4、信號(hào)的插值，分析了應(yīng)用中值濾波、自適應(yīng)去噪、小波濾波等去除管道漏磁檢測(cè)中的畸異點(diǎn)、材料噪聲和系統(tǒng)噪聲的過(guò)程。同時(shí)也研究了漏磁信號(hào)特征有關(guān)影響因素如缺陷的尺寸參數(shù)、傳感器探頭提離值、檢測(cè)裝置移動(dòng)速度的變化、溫度壓力變化等，得到了具有重要參考價(jià)值的各種因素對(duì)漏磁檢測(cè)的影響規(guī)律，為相關(guān)補(bǔ)償、分析及評(píng)估提供了理論依據(jù)和指導(dǎo)。 針對(duì)管道漏磁數(shù)據(jù)壓縮既要有較高的壓縮比又必須滿足足夠的保真度的要求下，提出了一種不影響管道缺陷數(shù)據(jù)分析結(jié)果的大容

5、量高保真數(shù)據(jù)壓縮算法。通過(guò)分析漏磁檢測(cè)數(shù)據(jù)工況要求，利用一階差分法和動(dòng)態(tài)閾值法對(duì)漏磁檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行重要區(qū)域塊的劃分，以DPCM算法為例分析了各種壓縮算法的優(yōu)缺點(diǎn)，提出了對(duì)漏磁檢測(cè)中的缺陷數(shù)據(jù)(包括腐蝕、裂縫、裂紋等)采用Huffman算法進(jìn)行無(wú)損壓縮，對(duì)健康數(shù)據(jù)和非缺陷數(shù)據(jù)(包括閥門、三通、套管等)利用小波多分辨率多尺度的特點(diǎn)，改進(jìn)常用的多分辨率小波壓縮算法，采用基于整數(shù)小波變換和多級(jí)樹集合編碼的數(shù)據(jù)有損壓縮方法壓縮，并對(duì)相應(yīng)的數(shù)據(jù)壓縮仿

6、真結(jié)果及性能進(jìn)行了分析。本論文也探討了多節(jié)點(diǎn)去冗余技術(shù)在海底管道漏磁檢測(cè)數(shù)據(jù)壓縮中的應(yīng)用。數(shù)據(jù)壓縮實(shí)驗(yàn)部分基于FPGA設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)壓縮硬件電路，編制了海底管道漏磁檢測(cè)數(shù)據(jù)壓縮和解壓縮軟件包，該軟件包可以有效地對(duì)漏磁數(shù)據(jù)進(jìn)行大容量高保真的壓縮，節(jié)省了海底管道漏磁檢測(cè)存儲(chǔ)器空間，提高了漏磁信號(hào)后續(xù)處理的速度和精度。 論文研究了管道漏磁檢測(cè)缺陷定量分析和缺陷評(píng)價(jià)問(wèn)題，分別提出了基于磁偶極子的缺陷定量識(shí)別和一種高效快速的基于插值法的缺陷識(shí)

7、別方法。利用非線性自回歸滑動(dòng)NARMAX模型對(duì)漏磁識(shí)別問(wèn)題進(jìn)行建模，本論文提出了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)管道漏磁缺陷識(shí)別系統(tǒng)，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)和仿真的方法建立了缺陷特征樣本庫(kù)和測(cè)試庫(kù)。在利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行識(shí)別時(shí)，首先采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)其進(jìn)行了二維重構(gòu)，并在此基礎(chǔ)上提出了一種識(shí)別精度高、收斂速度更快的小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)缺陷識(shí)別算法。同時(shí)，根據(jù)缺陷尺寸參數(shù)識(shí)別結(jié)果采用管體腐蝕尺寸損傷、最大安全工作壓力等方法對(duì)缺陷的安全評(píng)價(jià)進(jìn)行了研究。在海底管道缺陷識(shí)別和評(píng)估算法理論的基