關于面向儲罐聲發射檢測的信號分析技術的相關分析

張昱涵 趙永濤 張雪

摘要：儲罐聲發射檢測技術中，通過對介質中的信號進行分析，依據波速、信號發射衰減規律的方式，同時結合聲發射信號處理的方法和特征量，能夠很好的解決掉儲罐聲發射信號類型的識別問題，從而保留關鍵的聲發射，由關鍵頻小波系數帶來的重構，以每個通道單位時間的撞擊數進行判斷，使檢測更具有意義。

關鍵詞：儲罐;聲發射檢測;信號分析

引言：在儲罐聲發射檢測信號的分析中，由于聲發射的檢測信號的優點比較良好，具備動態、整體、實時等幾何形態不敏感的優點，這使得聲發射檢測信號被廣泛的應用到了各行各業的領域當中，同時對儲罐聲發射在檢測中采用底板腐蝕檢測的方法，還能實現安全生產以及對資源的節約和對環境的保護，在對儲罐聲發射檢測技術中，由于在不開罐的過程中，對儲罐的安全狀況需要進行評估和分析，才能實現準確度較高的檢測結果。

1.聲發射檢測技術的概述

為了不影響儲罐的正常使用，通常對儲罐底板的腐蝕情況進行檢測時，通過排序和分級，實現對儲罐的常規檢測。在檢測中，對儲罐內的裂紋以及危險區域進行監控，使用聲發射檢測技術，可以在儲罐液位逐漸上升的情況下檢測出儲罐中存在焊接缺陷[1]。除此之外，對于在最高充裝位液達到85%以上的恒定液體時，還需要通過檢測儲罐的泄露情況和腐蝕情況，實現對儲罐檢測信號的分析。對于常壓儲罐而言，使用發射器技術，有利于對更多的腐蝕狀態進行有效檢測，這是因為對于常壓的儲罐底板發射出檢測信號后，這些信號會沿著儲罐底板中的金屬進行傳播，從而可以使儲罐內的介質信號以最短的路徑傳到相應的感應器上。所以通常情況下，對于大型儲罐聲發射腐蝕檢測時，需要選擇不同的發射信號以及不同的傳播路徑，使得聲速設置也變得比較復雜，雖然如此，但是儲罐聲發射檢測技術的發展依舊非常快，同時也得到了廣泛的應用。

2.儲罐聲發射檢測信號模擬試驗

2.1聲發射試驗步驟

對于不同的聲發射器而言，在檢測的過程中，會有對應的實時記錄參數和波形參數數據，但是通常人為制造的電噪聲會對試驗中的設備造成非常嚴重的破壞情況，所以導致在試驗過程中直接使用傳統的方法濾除電噪音可以作為信號樣本。

2.2對液體介質的信號定位

在試驗中，可以投入某些東西模擬發射信號，實現對探查發射出來的模擬信號，聲發射儀在對儲罐不同的通道所接受到的信號也不同，所以需要對相關儀器進行參數設定，才能得到準確的聲發射定位顯示 [2]。

2.3聲發射信號的衰減

通常聲發射信號的衰減是無法在液體介質中被檢測和計算出來的，所以通常情況下，當聲發射信號如果是在液體介質中被接受，那么就需要使用彈性能量波傳送到鋼帶上，才鞥呢實現對探頭聲發射信號的有效接受。

2.4底板聲發射信號的傳播路徑

由于在聲發射檢測的主要目的是為了評價儲罐底板內的腐蝕情況，所以可以用來評價儲罐壁板的危險性和缺陷性的開裂。對聲發射信號反饋的儲罐底板腐蝕情況進行評價，需要對發射型號的傳播路徑采取彈性的形式從底板進行傳播，在這種情況下，因為只有少部分能力可以透過鋼和液體這兩種不同的介質內，所以才能實現在儲罐介質中的有效傳播。在實際的儲罐檢測中，通常會存在一些阻礙因素，首先是儲罐底板采用搭接的結構方式，當對聲發射信號的發射信號比較大的時候，會使信號的衰減速度加快。其次是由于防腐原因、介質等原因導致沉淀物的出現，就需要使聲發射信號可以實現在能量匯總的有效傳遞，達到向上和向下泄露，導致儲罐聲發射信號衰減比較快。

2.5聲發射信號的聲速

采取投擲的方法對聲發射信號進行激勵，可以得到與發射信號定位相一致的結果從而使最終所得的相關模擬源實現精確的定位顯示，從而實現對所有模擬源的定位顯現的更加精確。通過計算分析后，從而得到聲發射信號的平均速度和理論聲波在液體中的傳播速度基本保持一致。而在對鋼板聲波的聲速確定中，會發現聲速在鋼板中的傳播速度在3200-4200m/s左右。

3.對信號波分析以及頻譜特征的提取

3.1對聲發信號的小波變換

在聲發射信號的檢測過程中，一般選擇小波基作為基礎發射信號，可以通過分解層數分為不同的信息代價函數，因此相同小波基本不同的分解層數，會隨著不同消失距離的信息展示[3]。在小波信息相同的情況下，由于信息代價函數值通常會呈現出現小厚大的趨勢，因此在提取小波對應的數據時，需要對信號數據函數的曲線關系進行繪制。

3.2對聲發射信號小波能譜系數的分析

通過試驗，對儲罐聲發射的三點彎曲信號以及敲擊信號和電噪信號進行小波分解，能夠計算出小波特征的能譜系數。但由于敲擊信號的小波特征能譜系數可以和三點彎曲信號相反，使得電噪聲信號的小波特征系數可以實現高頻率帶上可以實現系數分析，將不同信號區分開來，通過分析小波分解能量在不同頻率范圍中的分布特征，可以實現對不同聲發信號的有效分析。

4.對聲發射信號的分析

在聲發射信號的分析中，對信號進行分析和處理，需要采集到聲發射信號中，并將相關的腐蝕、裂紋擴展等不同信號進行有效區分，可以得到對儲罐底板腐蝕狀況的明確判斷[4]。因此在聲發射波形的分析過程匯總，當儲罐出現信號泄露的時候，就需要經過現場確認。由于連續信號有的時候會阻塞聲發射通道，使得信號數量逐個減少，從而會引起信號分析的誤判。

結束語：在儲罐聲發射檢測的信號分析中，對儲罐聲發射信號進行檢測和分級的過程中，尤其是對儲存高硫高酸的儲罐進行檢測中，可以對聲發射小波信號系數的分布特征進行有效的提取，能夠很好的保留小波系數的關鍵頻帶波形，有利于對儲罐聲發射出來的信號進行檢測和分析，這種作為不開罐檢測管內的腐蝕情況的檢測手段，具有極大的必要性和可行性。

參考文獻：

[1]吳錚. 常壓儲罐底板泄漏的聲發射檢測信號特征[J]. 工業技術創新， 2020， v.07;No.40（05）：122-128.

[2]胡志海， 丁克勤， 魏化中，等. 基于儲罐底板腐蝕聲發射監測技術的信號能量分析[J]. 機電工程技術， 2020， 049（001）：105-107.

[3]宋高峰， 張延兵， 孫培培，等. 大型儲罐聲發射技術下的安全評價方法[J]. 中國安全科學學報， 2020， v.30（03）：64-70.

[4]馬云修， 程偉， 郭雅迪，等. 大型原油儲罐聲發射檢測標定定位的可靠性研究[J]. 石油化工腐蝕與防護， 2020（4）：1-6.

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