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1、儲(chǔ)罐罐底蝕內(nèi)檢測(cè)信號(hào)識(shí)別方法研究StudyonSignalIdentificationofStorageTankBottomCorrosionInternalDetection學(xué)科專業(yè)：儀器科學(xué)與技術(shù)研究生：祝慧宇指導(dǎo)教師：李一博副教授天津大學(xué)精密儀器與光電子工程學(xué)院二零一四年十二月獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝之處外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果，也不包含為獲得天津大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書(shū)而使用過(guò)的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說(shuō)明并表示
2、了謝意。學(xué)位論文作者簽名：簽字日期：年月日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū)本學(xué)位論文作者完全了解天津大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定。特授權(quán)天津大學(xué)可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，并采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編以供查閱和借閱。同意學(xué)校向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤(pán)。（保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)說(shuō)明）學(xué)位論文作者簽名：導(dǎo)師簽名：簽字日期：年月日簽字日期：年月日摘要隨著石油儲(chǔ)備基地的不斷建設(shè)，儲(chǔ)油罐數(shù)目會(huì)大幅度增長(zhǎng)，對(duì)其安全管理提出了更高的要求。研究發(fā)現(xiàn)，大型儲(chǔ)罐罐底板腐蝕是引發(fā)儲(chǔ)罐安全事故的主要原因之一。本文主要研究一種新穎的罐底檢測(cè)方法
3、：儲(chǔ)罐罐底腐蝕內(nèi)檢測(cè)方法，該方法是對(duì)傳統(tǒng)聲發(fā)射罐底檢測(cè)方法的改進(jìn)和優(yōu)化。內(nèi)檢測(cè)系統(tǒng)采用的是抵近測(cè)量的思想，即進(jìn)入儲(chǔ)罐內(nèi)部，抵近腐蝕源，采集未發(fā)生模態(tài)變化的腐蝕信號(hào)，從而解決了傳統(tǒng)聲發(fā)射檢測(cè)信號(hào)衰減大、“重定位”、“虛定位”等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了定量測(cè)量。本文研究?jī)?nèi)容主要包括內(nèi)檢測(cè)系統(tǒng)的基本原理和系統(tǒng)組成，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)設(shè)置及遇到的問(wèn)題，并采用識(shí)別的方法解決了該問(wèn)題。根據(jù)內(nèi)檢測(cè)方法的基本原理，搭建了聲發(fā)射內(nèi)檢測(cè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。硬件方面包括聲發(fā)射傳感器、信號(hào)調(diào)理電路、采集卡以及PC104控制單元等。軟件方面編寫(xiě)了VC++數(shù)據(jù)采集控制軟件和MATLAB數(shù)據(jù)處理軟件。利用該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，在實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場(chǎng)
4、完成了多次模擬罐底腐蝕檢測(cè)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下，可以采集到腐蝕信號(hào)?，F(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下，采集到的腐蝕信號(hào)中混有大量的回滴干擾。為區(qū)分腐蝕信號(hào)和回滴干擾，提出了兩種新穎的聲發(fā)射罐底腐蝕信號(hào)識(shí)別方法：極限學(xué)習(xí)機(jī)（ELM）和條件隨機(jī)場(chǎng)（CRF）。首先采用三種特征提取方法：散布矩陣、最大相關(guān)最小冗余和主成分分析分別對(duì)初始的聲發(fā)射特征進(jìn)行優(yōu)化。然后，建立ELM、CRF分類模型，并從分類正確率、訓(xùn)練時(shí)間、ROC曲線三個(gè)方面與反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機(jī)、隱馬爾可夫模型的分類效果作比較，最后采用b值法評(píng)估ELM、CRF的識(shí)別效果。結(jié)果表明，ELM和CRF算法都可以區(qū)分腐蝕信號(hào)和回滴干擾。與BP、SVM
5、、HMM相比，CRF的分類正確率要優(yōu)于其余4種算法，ELM的運(yùn)算時(shí)間要短于其余4種算法。腐蝕信號(hào)b值變化能夠反映磷酸腐蝕碳鋼板的過(guò)程，ELM、CRF算法識(shí)別出的腐蝕信號(hào)的b值變化規(guī)律與實(shí)驗(yàn)室條件下得到的腐蝕信號(hào)的b值變化規(guī)律基本一致。關(guān)鍵詞：聲發(fā)射儲(chǔ)罐罐底檢測(cè)極限學(xué)習(xí)機(jī)條件隨機(jī)場(chǎng)特征選取b值A(chǔ)BSTRACTThenumberofoilstoragetankshasgreatlyincreasedwiththecontinuousconstructionofoilreservebases,whichmeanshigherrequirementofsafetymanagement.
6、Researchhasshownthatthebottomplatecorrosionoflargestoragetanksisoneofthemaincausesformajoraccidents.Anovelinternalmethodforthetankbottomcorrosiondetectionhasbeendevelopedinthispaper.Superiortothetraditionalacousticemissionmethods,thisnovelmethodhasmadelotsofimprovementandoptimization.Anappro
7、ximatingconceptionwasusedinthewholedetectionsystem.Thatisthedetectorgoingintothestoragetank,gettingclosetothetargetlocationandcollectingthecorrosionsignalswithoutmodechange.Thismethodcanperfectlysolveproblemssuchassignalattenuation,relocationandvir
