一种对高炉炉衬冲击回波检测的信号处理方法及系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110564905A(43)申请公布日2019.12.13(21)申请号201910950250.4(22)申请日2019.10.08(71)申请人中南大学地址410000湖南省长沙市麓山南路932号(72)发明人蒋朝辉吴骞陈致蓬郭宇骞桂卫华(74)专利代理机构长沙朕扬知识产权代理事务所(普通合伙)43213代理人易瑶(51)Int.Cl.C21B7/24(2006.01)权利要求书2页说明书10页附图3页(54)发明名称一种对高炉炉衬冲击回波检测的信号处理方法及系统(57)摘要本发明公开了一种对高炉炉衬冲击回波检测的信号处理方法及系统，通过利用时差超声法对被测对象的材料做波速标定，获得标定波速信息，对冲击回波信号进行经验模态分解，获得本征模态分量，基于本征模态分量，对冲击回波信号进行滤波，获得滤波信号以及基于滤波信号的能量算子，对滤波信号进行分类，并基于分类结果和波速信息获得高炉炉衬最内层的厚度信息，解决了现有技术由于弹性波在非均匀分层介质中传播产生的混叠效应，导致对高炉炉衬侵蚀状态检测结果偏差大的技术问题，通过对采集的冲击回波信号去噪以及进一步采用能量算子对滤波信号分类，能有效区分各种类型的回波，从而准确提取分界面的对应特征，最终准确提取高炉炉衬最内层的厚度信息。CN110564905ACN110564905A权利要求书1/2页1.一种对高炉炉衬冲击回波检测的信号处理方法，其特征在于，所述方法包括：利用时差超声法对被测对象的材料做波速标定，获得标定波速信息；对冲击回波信号进行经验模态分解，获得本征模态分量；基于所述本征模态分量，对所述冲击回波信号进行滤波，获得滤波信号；基于所述滤波信号的能量算子，对所述滤波信号进行分类，并基于分类结果和所述波速信息获得高炉炉衬最内层的厚度信息。2.根据权利要求1所述的对高炉炉衬冲击回波检测的信号处理方法，其特征在于，对冲击回波信号进行经验模态分解，获得本征模态分量包括：求取所述冲击回波信号的所有极大值和极小值点，从而获得与所述极大值对应的上包络线和与所述极小值点对应的下包络线；基于所述上包络线和下包络线，以及预设的门限条件，对冲击回波信号进行经验模态分解，获得本征模态分量，其中所述预设的门限条件具体为：其中，si(k-1)(n)表示si(n)的第k-1个不满足门限条件的分解量，sik(n)表示si(n)的第k-1个分解量与平均值m(n)的差，且其中sh(n)为上包络线，sl(n)为下包络线，α为筛选门限，且α＝0.2，当结果满足门限条件后，分解完成。3.根据权利要求2所述的对高炉炉衬冲击回波检测的信号处理方法，其特征在于，基于所述本征模态分量，对所述冲击回波进行滤波，获得滤波信号包括：基于所述本征模态分量，获取噪声能量分布突变的本征模态分量阈值；对从所述本征模态分量阈值开始的本征模态分量进行小波软阈值去噪，从而获得滤波信号。4.根据权利要求3所述的对高炉炉衬冲击回波检测的信号处理方法，其特征在于，基于所述本征模态分量，获取噪声能量分布突变的本征模态分量阈值的计算公式具体为：当全局极小值前存在局部极小值时：否则：其中，N表示单个imf分量的数据长度，表示和两个相邻imf分量的连续均方差，表示局部函数最小值对应的k取值，表示全局函数最小值对应的k取值。5.根据权利要求1-4任一所述的对高炉炉衬冲击回波检测的信号处理方法，其特征在于，基于所述滤波信号的能量算子，对所述滤波信号进行分类，并基于分类结果和所述波速信息获得高炉炉衬最内层的厚度信息包括：2CN110564905A权利要求书2/2页基于所述滤波信号的能量算子，获得所述冲击回波到检测表面的波达时刻信息；基于所述波达时刻信息和所述波速信息获得高炉炉衬最内层的厚度信息。6.根据权利要求5所述的对高炉炉衬冲击回波检测的信号处理方法，其特征在于，基于所述滤波信号的能量算子，获得所述冲击回波到检测表面的波达时刻信息包括：根据所述滤波信号，获得所述滤波信号的幅值包络，且所述滤波信号的幅值包络的具体计算公式为：其中，|a(n)|表示所述滤波信号的幅值包络，s'(n)表示经过基于CMSE准则的EMD去噪后重构的第n个信号，s'(n+1)表示基于CMSE准则的EMD去噪后重构的第n+1个信号，s'(n-1)表示基于CMSE准则的EMD去噪后重构的第n-1个信号，ψ[s'(n)]表示s'(n)的能量算子函数，ψ[s'(n+1)-s'(n-1)]表示[s'(n+1)-s'(n-1)]的能量算子函数；基于所述滤波信号的幅值包络的局部极小值，获得所述冲击回波到检测表面的波达时刻信息。7.根据权利要求6所述的对高炉炉衬冲击回波检测的信号处理方法，其特征在于，利用时差超声法对被测对象的材料做波