Qingkun Liu, Peiwen Que, Huawei Guo, Song Shoupeng «Устранение шума из сигналов ультразвукового контроля с использованием метода отделения ослепляющих сигналов» Дефектоскопия, № 1, с. 83-89 (2006)

Предложен новый метод фильтрации шумов сигналов ультразвукового неразрушающего контроля с использованием метода отделения ослепляющих сигналов. Предлагаемый метод фильтрации состоит из четырех этапов. Сначала из наблюдаемых ультразвуковых сигналов формируют "реконструированное фазовое пространство" (РФП). В этом РФП содержится информация обо всех источниках сигналов, действующих на рассматриваемую систему, в том числе ультразвуковых сигналах, шумах и других. Во вторую очередь в РФП выполняется независимый анализ компонентов для того, чтобы выявить все источники отдельных сигналов. Затем компонент, соответствующий ультразвуковому сигналу, отделяется применением критерия процедуры фильтрации. Окончательно этот компонент подвергается обратному преобразованию, чтобы получить очищенный от шумов ультразвуковой сигнал. Для проверки предлагаемый метод был применен к ультразвуковым сигналам, полученным экспериментально на тестовом образце, и результаты сравнивались с результатами, полученными методом вейвлетной фильтрации. Результаты показали, что отношение сигнал/шум ультразвукового сигнала существенно увеличивается, и предлагаемый метод демонстрирует в улучшении отношения сигнал/шум почти такие же показатели качества фильтрации, что и вейвлетный метод. Характерная черта предлагаемого метода фильтрации состоит в том, что устранение шума путем разделения исходного сигнала на ультразвуковой сигнал и шум осуществляется методом отделения ослепляющих сигналов.

Song Sh., Que P. «Схема эффективной идентификации дефекта при ультразвуковом контроле трубопроводов» Дефектоскопия, № 4, с. 53-60 (2006)

Идентификация дефектов при использовании эхо-импульсного ультразвукового метода – это трудная задача, но она исключительно важна для оценки дефекта при ультразвукового контроле трубопроводов. В работе развита эффективная схема идентификации дефектов, в которой применяется техника деконволюции. Она развита для идентификации ультразвуковых сигналов от искусственных отражателей двух типов (прорезь и боковое цилиндрическое отверстие) в образце трубы. Процедура DSF (функция подобия дефекта), определяемая как деконволюция исследуемого сигнала с сигналом сравнения, используется для классификации дефекта. Экспериментальные результаты показывают, что процедура DSF для одного и того же типа сигналов от дефекта и образца дает узкий подобный импульсу образ с большой амплитудой, в то время как если сигнал от дефекта и пробный сигнал разного типа, то получается широкий образ DSF с малой амплитудой. Кроме того, процедура DSF чувствительна к форме дефектов, но нечувствительна к расстоянию до него и к размеру дефекта. Следовательно, дефекты можно идентифицировать по образу процедуры DSF. Предлагаемая методика показала перспективы для идентификации дефектов по ультразвуковым сигналам при контроле трубопроводов.

Chen Tianlu, Que Peiwen, Liu Qingkun «Классификация дефектов трубопроводов, основанная на выделении их характерных черт и синтезе нейронной цепи» Дефектоскопия, № 5, с. 73-79 (2006)

Коррозия, напряжения и механические повреждения нефте- и газопроводов могут привести к катастрофическим разрушениям. Поэтому столь актуальна неразрушающая оценка безопасности трубопроводов. В работе предложен способ идентификации дефектов в трубопроводах, чтобы классифицировать обнаруженные дефекты в классы, что полезно для оценки опасности дефекта и дальнейшего ремонта. Записанная при сканировании вдоль трубы серия сигналов обрабатывается методом анализа независимых компонентов и в результате получаются несколько независимых компонентов. Затем из независимых компонентов конструируются матрицы остаточной взаимной информации. Эти матрицы, содержащие полезную статистическую информацию высокого порядка, используются для синтеза нейронной сети на радиальных базисных функциях. Лабораторные эксперименты подтвердили эффективность и практическую применимость этого подхода. С его помощью можно достигнуть точности классификации в 92,5%.

Zhang Qi, Chen Tianlu, Que Peiwen, Xing Yasheng «Compression of ultrasonic signals with the lifting scheme wavelet transform» Дефектоскопия, № 7, с. 67-73 (2008)

Вейвлетное преобразование, базирующееся на лифтинговой схеме, применено для сжатой записи ультразвуковых эхосигналов от дефектов в трубах. Преимущества лифтинговой схемы состоят в следующем: она специально разработана для этой цели, повышает скорость выполнения быстрого вейвлетного преобразования и полностью реализует расчет вейвлетного преобразования. Оптимальный вейвлетный базис для декомпозиции можно определить в соответствии с отношением вейвлетных коэффициентов. Оптимальное число уровней разложения можно найти, учитывая среднеквадратичную разность, выраженную в процентах, и коэффициенты корреляции. Оптимальный коэффициент сжатия ультразвуковых эхо-сигналов можно также получить, рассматривая среднеквадратичную разность, выраженную в процентах, и коэффициенты корреляции.

Liang Wei, Que Peiwen, Yang Guang «Ультразвуковое обнаружение дефектов в нефтепроводах с использованием резонансного фильтра» Дефектоскопия, № 6, с. 67-73 (2006)

Ультразвуковой неразрушающий контроль широко используется для обнаружения дефектов в нефтепроводах, причем шум, возникший из-за обратного рассеяния, может сильно исказить амплитуду отраженного от дефекта импульса. Для улучшения отношения сигнал–шум и выделения сигнала из шума предложен метод резонансной демодуляции и цифровой резонансный фильтр. Импульсный отклик резонансного фильтра можно представить как суперпозицию эхо-гауссовой формы. Анализ результатов показал, что этот подход является эффективным в выделении информации о малых дефектах. Отношение сигнал-шум огибающей ультразвукового сигнала в результате обработки существенно возросло.

Liang Wei, Que Peiwen, Zhang Qi, Yang Guang «Ультразвуковое обнаружение дефектов нефтепровода в вязкоупругой среде» Дефектоскопия, № 10, с. 72-80 (2006)

При выявлении дефектов, расположенных вблизи внутренней стенки нефтепровода, эхосигналы от дефекта и стенки могут перекрываться, поэтому трудно определить время прихода сигнала. При распространении ультразвука в вязкоупругой среде релаксация напряжений приводит к тому, что характеристики сигнала существенно определяются его частотой. Скорость волны и затухание зависят от частоты, поэтому форма ультразвукового сигнала изменяется по мере распространения; иногда принимаются сигналы с искаженной огибающей. В статье применен метод эмпирической декомпозиции, чтобы разделить перекрывающиеся сигналы. Используя этот метод, полученный ультразвуковой сигнал раскладывается на функции "внутренних мод" и некоторый остаток. Различные внутренние моды содержат различные сигналы. Некоторые из мод используются для реконструкции отдельных ультразвуковых сигналов. Пики огибающей реконструированных сигналов показывают время прихода эхосигналов. Экспериментальные результаты показывают, что представленный метод эффективен для выявления дефектов в нефтепроводах.

Yang Guang, Zhang Qi, Que Peiwen «Адаптивная вейвлет-пакетная декомпозиция, основанная на алгоритме согласованного преследования и ее применение в ультразвуковом контроле» Дефектоскопия, № 1, с. 80-87 (2007)

Новый метод частотно-временного анализа, представляющий собой вейвлет-пакетную "атомную" декомпозицию, основанную на алгоритме Matching Pursuit (MP согласованного преследования), предложен для улучшения обнаружения дефектов при ультразвуковом неразрушающем контроле. Алгоритм MP используется, чтобы разложить нелинейный и нестационарный ультразвуковой сигнал по заданным базисным функциям ("атомам") из полной ортонормированной системы базисных функций ("словаря"). Вейвлет-пакетный "словарь" построен на функциях Добечи, которые похожи на наблюдаемые ультразвуковые эхосигналы. Подбираются адаптивно оптимальные "атомы", чтобы восстановить сигнал и получить образ, приближающийся к исходному сигналу и эффективно улучшить воспроизведение сигнала на фоне шума. Компьютерное моделирование и экспериментальные результаты подтвердили существенное улучшение отношения сигнал-шум для ультразвуковых эхосигналов.

Song Shoupeng, Que Peiwen «Метод обработки сигналов, основанный на фрактальной размерности, и его использование в неразрушающем контроле» Дефектоскопия, № 4, с. 76-88 (2007)

Методы обработки сигналов, основанные на фрактальной размерности, широко применяются в различных областях, однако их использование для характеристики дискретных ультразвуковых сигналов, отражающих присутствие дефектов и других структурных неоднородностей материала, исследовано недостаточно. Цель исследования состоит в изучении фрактальных свойств ультразвуковых отражений для применения в НК. Для того чтобы получить достоверные данные о фрактальной размерности были применены два алгоритма: алгоритм подсчета покрытия области и R/S метод; их пригодность оценена на двух видах фрактальных сигналов, а именно, FBM (фрактального броуновского движения) и WM (Вейерштрасса–Мандельброта). Предложен новый метод для обеспечения достоверности рассчитанной фрактальной размерности, основанный на анализе результатов вышеописанного моделирования. Далее фрактальная размерность была рассчитана для ультразвуковых сигналов, измеренных на образце трубы и двух образцах, изготовленных из углеродистой стали и алюминия. Эти результаты были статистически обработаны, чтобы выявить фрактальные свойства ультразвуковых сигналов. Экспериментальные результаты показали, что ультразвуковые сигналы обладают свойством масштабной инвариантности, которой обладают и фрактальные системы. Фрактальная размерность показывает степень сложности и нерегулярности формы ультразвукового сигнала. Установлено, что фрактальная размерность сигналов от дефектов и особенностей микроструктуры попадает в различные вполне определенные интервалы значений, которые можно использовать для распознавания присутствия дефектов и определения характеристик материалов. Данное исследование показывает потенциальные возможности метода для обнаружения дефектов и получения сведений о микроструктуре материала и отраженных ультразвуковых сигналов.