管道缺陷超声检测信号的次奈奎斯特采样与重构

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1、分类号TP391密级公开UDC621编号10299s303089硕士学位论文管道缺陷超声检测信号的次奈奎斯特采样与重构Sub-NyquistSamplingandReconstructionofPipelineDefectUltrasonicTestingSignal作者姓名堵莹指导教师宋寿鹏教授申请学位级别硕士专业名称精密仪器及机械论文提交日期2016年4月论文答辩日期2016年6月学位授予单位和日期江苏大学2016年6月答辩委员会主席张西良评阅人______________2016年6月独创性声明本人郑重声明：所呈交的

2、学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的内容以外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果，也不包含为获得江苏大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：年月日学位论文版权使用授权书（）江苏大学、国家图书馆、中国学术期刊光盘版、中国科学技术信息研究所、电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可Ｗ采用影印一致档的内容和

3、纸质论文的内容相，缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文中国科学技术信息研究所将本论文编入《中国允许论文被查阅和借阅，同时授权（学位论文全文数据库》并向社会提供查询，授权中国学术期刊光盘版）电子杂秀博硕±学位论文全文数据库》并向社会提供查询。志社将本论文编入《中国优。论文的公布（包括刊登）授权江苏大学研究生处办理本学位论文属于不保密□。；学位论文作者签名；獻指导教师签名么４年１６年月《月曰管道缺陷超声检测信号的次奈奎斯特采样与重构Sub-NyquistSamplingandRecons

4、tructionofPipelineDefectUltrasonicTestingSignal专业名称精密仪器及机械指导教师宋寿鹏教授姓名堵莹2016年6月江苏大学硕士学位论文摘要管道运输是油气运输的一种常用方法，具有成本低、运输量大和安全可靠等优点。但随着管道的普及与发展，定期检测和维护在役管道变得越来越重要。管道缺陷超声内检测方法是一种重要的无损检测技术，可实现管道缺陷的在役检测。但目前管道缺陷超声内检测数据量大，很难实现信号的存储与在线处理。本文采用次奈奎斯特采样方法对超声信号进行采样与重构，旨在减少采集数据的情况下

5、重构原信号。论文在描述奈奎斯特采样理论的基础上，详述了周期非均匀采样理论和小波采样理论可突破奈奎斯特采样频率限制的原理。分析了这两种次奈奎斯特采样方法在超声信号采集与重构过程中降低采样数据量的效果，并分别对仿真超声回波信号和实测超声回波信号进行采集与重构实验。通过对比信号的相对重构误差和峰值时延误差等参数，验证了这两种方法在管道缺陷超声回波信号采集中的有效性。实验结果表明，在超声回波信号的采集中，小波压缩采样方法的压缩效果要优于周期非均匀压缩采样。周期非均匀采样方法和小波采样方法虽然可以实现超声信号的次奈奎斯特采样，但压缩

6、效果都不够理想。为了进一步提高采样过程中的压缩比，论文根据压缩采样理论和超声回波信号的特点，通过基于模拟信息转换器（Analog-to-InformationConvertor,AIC）的压缩采样原理，对管道缺陷超声信号进行采集与重构，分析了超声信号在AIC构架下的采集和重构效果，提高了压缩采样比。结合已有的调制宽带转换器（ModulatedWidebandConverter,MWC）压缩采样理论和超声回波信号的特点，提出了适用于超声回波信号采集的调制单频带多通道转换（ModulatedSingle-bandMulti-c

7、hannelConverter,MSMC）压缩采样框架，对比了不同压缩比下超声信号的重构效果，验证了噪声环境下超声回波信号的重构性能。针对重构信号中的噪声，采用小波去噪的方法提高信号的重构效果。从文中描述的两种压缩采样方法在超声回波信号的采集与重构过程的实验结果可以看出，相比基于AIC构架的压缩采样方法，该方法可以获得更高的压缩比和更好的重构效果。I管道缺陷超声检测信号的次奈奎斯特采样与重构关键词：超声信号；次奈奎斯特采样；压缩采样；信号重构；AIC；MSMCII江苏大学硕士学位论文ABSTRACTPipelinetran

8、sportationisacommonmethodofoilandgastransportationwiththeadvantagesoflowcost,largetransportcapacity,safetyandreliability.Butwiththedevelopmentandpopular