项目名称: 基于优化并行模态超声导波的管道腐蚀量化方法研究

项目编号: No.51505374

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 机械、仪表工业

项目作者: 王晓娟

作者单位: 西安理工大学

项目金额: 21万元

中文摘要: 管道腐蚀是影响管网可靠性及使用寿命的关键因素,腐蚀的量化评估是管道检测的重要问题和难点。超声导波技术可提供大范围、全面高效的检测,但由于腐蚀形态不规则,产生的反射回波复杂,目前尚不能实现管道腐蚀的精细测量。本项目针对此问题提出一种基于优化并行模态的超声导波检测新方法,它利用不同模态对腐蚀各特征具有不同敏感性增强反射回波中的有效信息;定义反射系数向量,以表征腐蚀各特征方向上回波的量化特性;通过研究导波模态、腐蚀特征和反射系数多维分量之间的关系分析导波与管道腐蚀的交互作用;以反射系数向量为优化目标,对模态组合及其时空参数进行多目标优化,并建立并行模态优化策略;进而采用稀疏分解技术结合深度学习算法对管道腐蚀特征进行定量评估,最终形成一种新的管道腐蚀量化的解决方案。本研究有望为改善管道安全评估与维护提供科学对策,从而预防事故发生,确保管网可靠运行,因此不仅具有较高学术价值,且具有重要的应用前景。

中文关键词: 超声导波;管道;腐蚀量化;优化并行模态;反射系数向量

英文摘要: Corrosion in pipeline is the critical factor that could have a destructive effect on the reliability of pipeline system and its service life. As one of important problems involved in pipeline inspection, the quantitative evaluation of pipeline corrosion has great challenges. Ultrasonic guided waves can enable long-rang, comprehensive and efficient inspection. However, due to its irregular profile, the reflection generated by corrosion is very complicated, resulting in the absence of quantitative measurement of pipeline corrosion. This project aims to propose a new method for guided wave-based inspection with the optimized parallel modes used, so that the information of corrosion embedded in reflection can be improved given the different sensitivities of the parallel modes to the various features of corrosion; to define the new concept of reflection coefficient vector (RCV) to present the full characters of reflections at different corrosion features, and to study the interaction between guided waves and pipeline corrosion by investigating the relationship among wave modes, corrosion features and RCV; to built the strategy for optimizing parallel modes concerning their types and parameters through a multiple-object optimization procedure with the RCV as evaluation indicator; to study how to apply sparse decomposition method and deep study algorithm for the quantitative evaluation to corrosion features. It is expected to build a new scheme that can enable an efficient, comprehensive evaluation of pipeline corrosion in quantitative way through these research works. This proposed project could provide a scientific support for the safety evaluation and maintenance of pipeline system, preventing any possible incidence caused by corrosion so that the whole system could run reliably. Therefore, this project has high values in both the academic research and practical applications.

英文关键词: Ultrasonic guided waves;Pipeline;Quantitative evaluation of corrosion; Optimized parallel modes;Reflection coefficient vector

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