??? 2.1 基本概況
??? 我們對(duì)某乙烯廠一帶保溫層球罐進(jìn)行了全波形的聲發(fā)射信號(hào)檢測和實(shí)時(shí)定位。
??? 受檢球罐的基本參數(shù)如下：
??? 設(shè)計(jì)壓力：2.1MPa，設(shè)計(jì)壁厚36/38mm。設(shè)計(jì)溫度：-450C~650C
??? 工作介質(zhì)：乙烯。主體材質(zhì)：LT-50，球罐直徑：F12300mm，容積：1000m3
??? 此球罐為首次開罐檢驗(yàn)，保溫材料為一次性灌注的聚氨脂發(fā)泡塑料。
??? 由于是帶保溫層的球罐，在加壓過程中，會(huì)因球罐的膨脹，罐體與保溫層產(chǎn)生摩擦，很容易產(chǎn)生大量聲發(fā)射信號(hào)。這要求我們提高各通道的靈敏度，但最終會(huì)導(dǎo)致復(fù)檢的聲發(fā)射源數(shù)據(jù)大大增加，需要用戶打開大量的保溫層，這也就減少了聲發(fā)射檢測的優(yōu)越性，增加了檢驗(yàn)費(fèi)用和檢驗(yàn)工期。所以進(jìn)行聲發(fā)射信號(hào)的模式識(shí)別顯得非常必要，尤其對(duì)這種帶保溫層的壓力容器。
??? 2.2檢驗(yàn)過程
??? 聲發(fā)射各通道靈敏度要求、背景噪聲測量及加載程序按GB/T18182《金屬壓力容器聲發(fā)射檢測及結(jié)果評(píng)價(jià)方法》進(jìn)行。因?yàn)閹П貙訅毫θ萜鞯臋z測靈敏度相對(duì)較低，在開始試驗(yàn)前，應(yīng)仔細(xì)測量衰減曲線，以確定在所設(shè)定的靈敏度條件下各傳感器間的最大間距。按設(shè)計(jì)好的間距布置好探頭后，再對(duì)每個(gè)探頭進(jìn)行標(biāo)定，并保證所有探頭的平均靈敏度，相差不超過±4dB。若相差較大，可通過檢查探頭的耦合情況和微調(diào)增益來達(dá)到靈敏度的一致。探頭的靈敏度會(huì)影響聲源的定位精度，尤其是兩個(gè)定位三角形(球面三角形定位)[5]的相鄰邊界處，探頭的耦合情況會(huì)影響定位組的選擇和聲源距離的計(jì)算。由于保溫層的存在，我們無法進(jìn)行聲源的反標(biāo)定，所以應(yīng)對(duì)每個(gè)定位組進(jìn)行模擬聲源的定位情況測定，從定位的計(jì)算原理可知，定位三角形靠中央部分計(jì)算出的結(jié)果較為可靠，而三角形的頂點(diǎn)和邊界部分時(shí)差相對(duì)誤差較大，計(jì)算易出現(xiàn)發(fā)散。我們可以在進(jìn)行探頭靈敏度標(biāo)定的同時(shí)，進(jìn)行定位組的定位情況測定。將整個(gè)標(biāo)定過程的波形全部采集存盤，逐個(gè)分析每個(gè)探頭的波形特征，就可以很容易知道每個(gè)探頭的靈敏度情況和定位偏差產(chǎn)生的原因。根據(jù)不同的波形（柔性波和擴(kuò)展波）[6]選用不同的波速和門檻值，可得到十分精確的定位。
??? 為了減少保溫層磨擦信號(hào)的影響，本實(shí)驗(yàn)特別注意對(duì)保壓時(shí)的信號(hào)采集，增加了保壓的時(shí)間。一般保壓臺(tái)階的保壓時(shí)間不少于15min，達(dá)到最高試驗(yàn)壓力時(shí)，保壓30min。檢驗(yàn)結(jié)果分析時(shí)，同樣要按國家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)聲發(fā)射源的強(qiáng)度和活度進(jìn)行分級(jí)，最終確定聲源的嚴(yán)重性級(jí)別。
??? 2.3 信號(hào)的采集及識(shí)別
??? 50%最高試驗(yàn)壓力以后的加載過程，我們作為正式的聲發(fā)射信號(hào)的波形數(shù)據(jù)采集，并進(jìn)行實(shí)時(shí)源定位，此時(shí)的定位并非最準(zhǔn)確的定位，只表示聲源信號(hào)的大概位置，較為精確的定位在事后處理中進(jìn)行，主要目的是不影響系統(tǒng)的實(shí)時(shí)采集能力。事后我們可以對(duì)采集到的聲發(fā)射波形特征進(jìn)行仔細(xì)分析，選擇合適的門檻值，即選擇合適的特征到達(dá)時(shí)間和不同波的波速，實(shí)現(xiàn)較高精度的球面定位。對(duì)于有意義的聲發(fā)射信號(hào)（按GB/T18182需要復(fù)驗(yàn)的信號(hào)），我們進(jìn)行小波提取特征，送入前述訓(xùn)練好的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行三種模式的識(shí)別。在現(xiàn)場檢驗(yàn)數(shù)據(jù)中，發(fā)現(xiàn)一聲發(fā)射信號(hào)識(shí)別為裂紋擴(kuò)展信號(hào)，其置信度為91％。多處嚴(yán)重性級(jí)別為C、D級(jí)的聲發(fā)射信號(hào)識(shí)別為保溫層磨擦信號(hào)。
??? 2.4 復(fù)檢結(jié)果
??? 根據(jù)儀器的模式識(shí)別結(jié)果，我們先對(duì)置信度為91％的裂紋擴(kuò)展信號(hào)源處進(jìn)行表面磁粉檢驗(yàn)和射線照像，X光底片的影像顯示為裂紋類缺陷，然后對(duì)識(shí)別為保溫層磨擦信號(hào)的部位進(jìn)行表面磁粉和射線檢驗(yàn)，均未發(fā)現(xiàn)缺陷。對(duì)于識(shí)別為其它信號(hào)的部位（共有4處），經(jīng)復(fù)驗(yàn)確認(rèn)，其中一個(gè)聲源位于球柱支撐處(能量較大)，對(duì)其余3個(gè)聲源位置進(jìn)行內(nèi)外表面磁粉和內(nèi)壁的超聲波探傷，發(fā)現(xiàn)一處有超標(biāo)缺陷，經(jīng)射線復(fù)查，認(rèn)為是夾渣，其余兩處復(fù)檢未發(fā)現(xiàn)可疑缺陷。未發(fā)現(xiàn)缺陷的兩處位于球罐的頂部，由于頂部接管和平臺(tái)的支撐較多，可能是這些部位發(fā)出信號(hào)。目前我們的缺陷樣本庫還剛剛建立，將來同樣可以用波形分析的方法，能將這些偽缺陷信號(hào)一一識(shí)別出來。
??? 3．結(jié)論
??? 1）通過采用聲發(fā)射信號(hào)的波形采集方法，并借助于現(xiàn)代信號(hào)的處理手段，使復(fù)雜條件下的壓力容器聲發(fā)射檢測成為可能[9]；
??? 2）通過小波變換可以看出，裂紋擴(kuò)展信號(hào)和保溫層摩擦信號(hào)，具有各自獨(dú)特的頻譜特性，借助于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)很容易將它們與其它信號(hào)區(qū)別開來。
??? 3）不斷建立和擴(kuò)充各種缺陷信號(hào)的樣本庫，并不斷地對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，可以逐步得到一個(gè)較為完善并有一定抗噪能力的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，可對(duì)不同的聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行識(shí)別，最終使聲發(fā)射檢測技術(shù)成為一門獨(dú)立的檢測手段,不需常規(guī)方法進(jìn)行復(fù)檢。
??? 4）在傳統(tǒng)參數(shù)基礎(chǔ)上的聲發(fā)射檢測，通常會(huì)丟失許多有意義的信息，(如無法判定到達(dá)閾值的是柔性波，還有擴(kuò)展波)，也就不可避免地造成定位誤差，而全波形采集系統(tǒng)可以根據(jù)波形的具體特征選取到達(dá)時(shí)間的閾值，提高了定位精度。
??? 5）對(duì)實(shí)際應(yīng)用而言，典型信號(hào)樣本的獲取、聲源的位置及傳播衰減對(duì)波形的影響等問題，仍有待進(jìn)一步的研究。