关于面向储罐声发射检测的信号分析技术的相关分析

张昱涵 赵永涛 张雪

摘要：储罐声发射检测技术中，通过对介质中的信号进行分析，依据波速、信号发射衰减规律的方式，同时结合声发射信号处理的方法和特征量，能够很好的解决掉储罐声发射信号类型的识别问题，从而保留关键的声发射，由关键频小波系数带来的重构，以每个通道单位时间的撞击数进行判断，使检测更具有意义。

关键词：储罐;声发射检测;信号分析

引言：在储罐声发射检测信号的分析中，由于声发射的检测信号的优点比较良好，具备动态、整体、实时等几何形态不敏感的优点，这使得声发射检测信号被广泛的应用到了各行各业的领域当中，同时对储罐声发射在检测中采用底板腐蚀检测的方法，还能实现安全生产以及对资源的节约和对环境的保护，在对储罐声发射检测技术中，由于在不开罐的过程中，对储罐的安全状况需要进行评估和分析，才能实现准确度较高的检测结果。

1.声发射检测技术的概述

为了不影响储罐的正常使用，通常对储罐底板的腐蚀情况进行检测时，通过排序和分级，实现对储罐的常规检测。在检测中，对储罐内的裂纹以及危险区域进行监控，使用声发射检测技术，可以在储罐液位逐渐上升的情况下检测出储罐中存在焊接缺陷[1]。除此之外，对于在最高充装位液达到85%以上的恒定液体时，还需要通过检测储罐的泄露情况和腐蚀情况，实现对储罐检测信号的分析。对于常压储罐而言，使用发射器技术，有利于对更多的腐蚀状态进行有效检测，这是因为对于常压的储罐底板发射出检测信号后，这些信号会沿着储罐底板中的金属进行传播，从而可以使储罐内的介质信号以最短的路径传到相应的感应器上。所以通常情况下，对于大型储罐声发射腐蚀检测时，需要选择不同的发射信号以及不同的传播路径，使得声速设置也变得比较复杂，虽然如此，但是储罐声发射检测技术的发展依旧非常快，同时也得到了广泛的应用。

2.储罐声发射检测信号模拟试验

2.1声发射试验步骤

对于不同的声发射器而言，在检测的过程中，会有对应的实时记录参数和波形参数数据，但是通常人为制造的电噪声会对试验中的设备造成非常严重的破坏情况，所以导致在试验过程中直接使用传统的方法滤除电噪音可以作为信号样本。

2.2对液体介质的信号定位

在试验中，可以投入某些东西模拟发射信号，实现对探查发射出来的模拟信号，声发射仪在对储罐不同的通道所接受到的信号也不同，所以需要对相关仪器进行参数设定，才能得到准确的声发射定位显示 [2]。

2.3声发射信号的衰减

通常声发射信号的衰减是无法在液体介质中被检测和计算出来的，所以通常情况下，当声发射信号如果是在液体介质中被接受，那么就需要使用弹性能量波传送到钢带上，才鞥呢实现对探头声发射信号的有效接受。

2.4底板声发射信号的传播路径

由于在声发射检测的主要目的是为了评价储罐底板内的腐蚀情况，所以可以用来评价储罐壁板的危险性和缺陷性的开裂。对声发射信号反馈的储罐底板腐蚀情况进行评价，需要对发射型号的传播路径采取弹性的形式从底板进行传播，在这种情况下，因为只有少部分能力可以透过钢和液体这两种不同的介质内，所以才能实现在储罐介质中的有效传播。在实际的储罐检测中，通常会存在一些阻碍因素，首先是储罐底板采用搭接的结构方式，当对声发射信号的发射信号比较大的时候，会使信号的衰减速度加快。其次是由于防腐原因、介质等原因导致沉淀物的出现，就需要使声发射信号可以实现在能量汇总的有效传递，达到向上和向下泄露，导致储罐声发射信号衰减比较快。

2.5声发射信号的声速

采取投掷的方法对声发射信号进行激励，可以得到与发射信号定位相一致的结果从而使最终所得的相关模拟源实现精确的定位显示，从而实现对所有模拟源的定位显现的更加精确。通过计算分析后，从而得到声发射信号的平均速度和理论声波在液体中的传播速度基本保持一致。而在对钢板声波的声速确定中，会发现声速在钢板中的传播速度在3200-4200m/s左右。

3.对信号波分析以及频谱特征的提取

3.1对声发信号的小波变换

在声发射信号的检测过程中，一般选择小波基作为基础发射信号，可以通过分解层数分为不同的信息代价函数，因此相同小波基本不同的分解层数，会随着不同消失距离的信息展示[3]。在小波信息相同的情况下，由于信息代价函数值通常会呈现出现小厚大的趋势，因此在提取小波对应的数据时，需要对信号数据函数的曲线关系进行绘制。

3.2对声发射信号小波能谱系数的分析

通过试验，对储罐声发射的三点弯曲信号以及敲击信号和电噪信号进行小波分解，能够计算出小波特征的能谱系数。但由于敲击信号的小波特征能谱系数可以和三点弯曲信号相反，使得电噪声信号的小波特征系数可以实现高频率带上可以实现系数分析，将不同信号区分开来，通过分析小波分解能量在不同频率范围中的分布特征，可以实现对不同声发信号的有效分析。

4.对声发射信号的分析

在声发射信号的分析中，对信号进行分析和处理，需要采集到声发射信号中，并将相关的腐蚀、裂纹扩展等不同信号进行有效区分，可以得到对储罐底板腐蚀状况的明确判断[4]。因此在声发射波形的分析过程汇总，当储罐出现信号泄露的时候，就需要经过现场确认。由于连续信号有的时候会阻塞声发射通道，使得信号数量逐个减少，从而会引起信号分析的误判。

结束语：在储罐声发射检测的信号分析中，对储罐声发射信号进行检测和分级的过程中，尤其是对储存高硫高酸的储罐进行检测中，可以对声发射小波信号系数的分布特征进行有效的提取，能够很好的保留小波系数的关键频带波形，有利于对储罐声发射出来的信号进行检测和分析，这种作为不开罐检测管内的腐蚀情况的检测手段，具有极大的必要性和可行性。

参考文献：

[1]吴铮. 常压储罐底板泄漏的声发射检测信号特征[J]. 工业技术创新， 2020， v.07;No.40（05）：122-128.

[2]胡志海， 丁克勤， 魏化中，等. 基于储罐底板腐蚀声发射监测技术的信号能量分析[J]. 机电工程技术， 2020， 049（001）：105-107.

[3]宋高峰， 张延兵， 孙培培，等. 大型储罐声发射技术下的安全评价方法[J]. 中国安全科学学报， 2020， v.30（03）：64-70.

[4]马云修， 程伟， 郭雅迪，等. 大型原油储罐声发射检测标定定位的可靠性研究[J]. 石油化工腐蝕与防护， 2020（4）：1-6.

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