模式識別在壓力容器聲發(fā)射檢測中的應(yīng)用

2.1 基本概況
我們對某乙烯廠一帶保溫層球罐進(jìn)行了全波形的聲發(fā)射信號檢測和實(shí)時(shí)定位。
受檢球罐的基本參數(shù)如下：
設(shè)計(jì)壓力：2.1MPa，設(shè)計(jì)壁厚36/38mm。設(shè)計(jì)溫度：-450C~650C
工作介質(zhì)：乙烯。主體材質(zhì)：LT-50，球罐直徑：F12300mm，容積：1000m3
此球罐為首次開罐檢驗(yàn)，保溫材料為一次性灌注的聚氨脂發(fā)泡塑料。
由于是帶保溫層的球罐，在加壓過程中，會因球罐的膨脹，罐體與保溫層產(chǎn)生摩擦，很容易產(chǎn)生大量聲發(fā)射信號。這要求我們提高各通道的靈敏度，但最終會導(dǎo)致復(fù)檢的聲發(fā)射源數(shù)據(jù)大大增加，需要用戶打開大量的保溫層，這也就減少了聲發(fā)射檢測的優(yōu)越性，增加了檢驗(yàn)費(fèi)用和檢驗(yàn)工期。所以進(jìn)行聲發(fā)射信號的模式識別顯得非常必要，尤其對這種帶保溫層的壓力容器。
2.2檢驗(yàn)過程
聲發(fā)射各通道靈敏度要求、背景噪聲測量及加載程序按GB/T18182《金屬壓力容器聲發(fā)射檢測及結(jié)果評價(jià)方法》進(jìn)行。因?yàn)閹П貙訅毫θ萜鞯臋z測靈敏度相對較低，在開始試驗(yàn)前，應(yīng)仔細(xì)測量衰減曲線，以確定在所設(shè)定的靈敏度條件下各傳感器間的最大間距。按設(shè)計(jì)好的間距布置好探頭后，再對每個探頭進(jìn)行標(biāo)定，并保證所有探頭的平均靈敏度，相差不超過±4dB。若相差較大，可通過檢查探頭的耦合情況和微調(diào)增益來達(dá)到靈敏度的一致。探頭的靈敏度會影響聲源的定位精度，尤其是兩個定位三角形(球面三角形定位)[5]的相鄰邊界處，探頭的耦合情況會影響定位組的選擇和聲源距離的計(jì)算。由于保溫層的存在，我們無法進(jìn)行聲源的反標(biāo)定，所以應(yīng)對每個定位組進(jìn)行模擬聲源的定位情況測定，從定位的計(jì)算原理可知，定位三角形靠中央部分計(jì)算出的結(jié)果較為可靠，而三角形的頂點(diǎn)和邊界部分時(shí)差相對誤差較大，計(jì)算易出現(xiàn)發(fā)散。我們可以在進(jìn)行探頭靈敏度標(biāo)定的同時(shí)，進(jìn)行定位組的定位情況測定。將整個標(biāo)定過程的波形全部采集存盤，逐個分析每個探頭的波形特征，就可以很容易知道每個探頭的靈敏度情況和定位偏差產(chǎn)生的原因。根據(jù)不同的波形（柔性波和擴(kuò)展波）[6]選用不同的波速和門檻值，可得到十分精確的定位。
為了減少保溫層磨擦信號的影響，本實(shí)驗(yàn)特別注意對保壓時(shí)的信號采集，增加了保壓的時(shí)間。一般保壓臺階的保壓時(shí)間不少于15min，達(dá)到最高試驗(yàn)壓力時(shí)，保壓30min。檢驗(yàn)結(jié)果分析時(shí)，同樣要按國家標(biāo)準(zhǔn)對聲發(fā)射源的強(qiáng)度和活度進(jìn)行分級，最終確定聲源的嚴(yán)重性級別。
2.3 信號的采集及識別
50%最高試驗(yàn)壓力以后的加載過程，我們作為正式的聲發(fā)射信號的波形數(shù)據(jù)采集，并進(jìn)行實(shí)時(shí)源定位，此時(shí)的定位并非最準(zhǔn)確的定位，只表示聲源信號的大概位置，較為精確的定位在事后處理中進(jìn)行，主要目的是不影響系統(tǒng)的實(shí)時(shí)采集能力。事后我們可以對采集到的聲發(fā)射波形特征進(jìn)行仔細(xì)分析，選擇合適的門檻值，即選擇合適的特征到達(dá)時(shí)間和不同波的波速，實(shí)現(xiàn)較高精度的球面定位。對于有意義的聲發(fā)射信號（按GB/T18182需要復(fù)驗(yàn)的信號），我們進(jìn)行小波提取特征，送入前述訓(xùn)練好的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行三種模式的識別。在現(xiàn)場檢驗(yàn)數(shù)據(jù)中，發(fā)現(xiàn)一聲發(fā)射信號識別為裂紋擴(kuò)展信號，其置信度為91％。多處嚴(yán)重性級別為C、D級的聲發(fā)射信號識別為保溫層磨擦信號。
2.4 復(fù)檢結(jié)果
根據(jù)儀器的模式識別結(jié)果，