收藏本站
《上海交通大学》 2008年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

管道缺陷检测中超声信号稀疏解卷积及稀疏压缩方法的研究

梁巍  
【摘要】: 海底管道超声无损检测技术是目前国际无损检测领域的研究热点,开展管道检测相关技术、方法和手段的研究具有重大的理论和现实意义。论文依托国家863项目“海底管道内爬行器及其检测技术”及国家自然科学基金项目“超声信号稀疏分量压缩及其硬件实现”,针对海底管道的检测要求,采用稀疏分量分析的信息处理技术,深入研究管道缺陷检测及海量超声数据的压缩理论与实际问题,为研制具有我国自主知识产权的海洋输油管道超声智能检测系统提供技术基础。 论文首先对稀疏分量分析相关理论进行了探讨和研究,重点研究了稀疏信号的精确重构条件与稀疏分解算法的收敛性。构造了鲁棒性更好的稀疏性度量函数,并给出与证明了所构造稀疏性度量函数的相关性质。为超声信号的稀疏分解与稀疏压缩提供了必要的预备知识。 论文通过分析超声回波窄带性、稀疏性等性质与过完备原子库的结构提出了精简过完备原子库的思想。根据过完备原子库的结构,定义了内置相干累积量和外置相干累积量这两个概念,并通过对这两个概念性质的分析,提出并证明了原子库集合划分定理,在此基础上首次设计出针对超声信号稀疏分解的MP集合搜索快速算法,提出并证明了MP集合搜索定理,完善了MP集合搜索快速算法的理论。在此基础上进一步研究了MP集合搜索快速算法迭代终止条件。通过理论推导,设计出残差比阂值迭代终止条件,克服了传统迭代终止条件针对信噪比较低的超声信号稀疏分解无法选择迭代终止阂值的问题。MP集合搜索快速算法解决了现存稀疏分解技术计算速度十分缓慢的问题,极大地提高了超声信号稀疏分解的速度。 针对管道近表面缺陷难以检测及缺陷检测精度不高等问题,论文从超声信号的卷积模型入手,根据超声反射序列的稀疏性,独立的设计出稀疏序列非线性变换函数,并在此基础上设计了非线性最小熵解卷积算法。同时,在研究稀疏分解方法的基础上,首次设计出加权迭代稀疏解卷积算法,并从理论的角度推导与论证了该算法的原理及其在应用上的灵活性。两种解卷积算法不仅能精确的计算出管道的壁厚,并且可以准确的检测出管道内部缺陷,特别是可以检测出传统方法无法检测的管道近表面缺陷。实验结果显示加权迭代稀疏解卷积算法还起到了良好的滤波作用,这种滤波方法与一般的滤波方法不同,它体现了超声信号本质的特征,反映了每个回波的固有特性。 为了提高海量超声信号的压缩比,论文在研究超声信号的固有特征的基础上,构造了针对超声信号压缩的原子库。在此基础上首次设计出计算效率较高、实时性强的稀疏压缩算法。稀疏压缩算法与本文设计的匹配小波压缩算法相比具有压缩比高、均方根误差小、分解系数算术-几何平均比高及失真小的优点。在无明显失真的情况下,最大压缩比约为200:1。稀疏分解得到的系数还可以直接用来检测油气管道中是否存在缺陷,起到了对超声信号压缩与缺陷检测的两种功能,并且重构的信号有着极好的降噪作用。
【学位授予单位】:上海交通大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TP274.53

手机知网App
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 孙蒙;王正明;;两类混合特征信号的超完备稀疏表示方法[J];电子学报;2007年07期
2 ;Sparse representation and blind source separation of ill-posed mixtures[J];Science in China(Series F:Information Sciences);2006年05期
3 张春梅;尹忠科;肖明霞;;基于冗余字典的信号超完备表示与稀疏分解[J];科学通报;2006年06期
4 蒋危平,王务同;超声波探伤仪发展简史[J];无损检测;1997年01期
5 蒋危平;超声波探伤仪及数字化超声波探伤仪[J];无损检测;1997年02期
6 刘喜武,刘洪;实现稀疏反褶积的预条件双共轭梯度法[J];物探化探计算技术;2003年03期
7 张跃飞;姜玉亭;王建英;尹忠科;;基于稀疏分解的图像压缩[J];系统工程与电子技术;2006年04期
8 郭建中,林书玉;超声检测中维纳逆滤波解卷积方法的改进研究[J];应用声学;2005年02期
9 史耀武,陈建忠;Wavelet analysis of ultrasonic A-scan signal of solid-state welded joints[J];China Welding;2000年01期
10 刘利雄,贾云得,廖斌,张敏;一种改进的最佳时频原子搜索策略[J];中国图象图形学报;2004年07期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 张文耀;基于匹配跟踪的低位率语音编码研究[D];中国科学院研究生院(软件研究所);2002年
2 杜小勇;稀疏成份分析及在雷达成像处理中的应用[D];国防科学技术大学;2005年
3 徐鹏;信号的稀疏分解及其在脑电信号处理中的应用研究[D];电子科技大学;2006年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王从科;李金鹿;李根臣;张霞;赵付宝;张永侠;李茂东;;环氧树脂拉伸损伤过程的声发射特性研究[J];工程塑料应用;2009年11期
2 王从科;李金鹿;张霞;赵付宝;杨雪艳;张吉雷;;PE纤维胶丝束拉伸损伤过程的声发射特性研究[J];工程塑料应用;2010年01期
3 解振涛;吴体;高永昭;张俊发;;采用有限元模拟自由场地震响应的探讨[J];四川建筑科学研究;2009年05期
4 王赞芝;胡如成;张鹏;吴辉琴;邓宇;叶雁冰;黄世斌;陈劲飙;;多跨连续梁弯曲自由振动的波动解法[J];四川建筑科学研究;2010年02期
5 陈庆;项宗方;;地下结构抗震研究现状综述[J];四川建筑科学研究;2011年06期
6 王春腾;杨厚群;符传谊;邢洁清;;基于独立成分分析的谱聚类方法[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2011年03期
7 李多田;张伟林;;结构无损检测与小波分析方法[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2008年03期
8 王锐;蒋凉;高峰;何晓雄;;激光技术在无损检测领域中的应用[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2008年05期
9 钟赛意,汤国辉,王善荣;功率超声波在农产品加工中应用的研究进展[J];安徽农业科学;2005年08期
10 杨黎燕;赵新法;;超声波提取决明子蒽醌成分的研究[J];安徽农业科学;2008年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 ;A review on restoration of seismic wavefields based on regularization and compressive sensing[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(下)[C];2012年
2 李树娟;张永丽;;250吨钢包车车轮轴的热处理工艺技术分析[A];“豫兴热风炉杯”2011曹妃甸绿色钢铁高峰论坛暨冶金设备管理经验交流会论文集会刊[C];2011年
3 张伯艳;李德玉;何建涛;;施工期裂缝对拱坝静动力响应的影响[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
4 张翠然;陈厚群;涂劲;;频率非平稳对大岗山拱坝非线性响应的影响[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
5 谯雯;刘国明;;基于黏弹性人工边界的防洪堤动力有限元分析[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
6 张文杰;武炳焕;;涡流分选在铸铁件硬度检测中的研究与应用[A];第十二届全国铸造年会暨2011中国铸造活动周论文集[C];2011年
7 姚凯;王正道;丁克勤;;磁测残余应力研究进展[A];北京力学会第15届学术年会论文摘要集[C];2009年
8 杨海燕;李保国;;超声萃取植物香料的试验研究[A];中国机械工程学会包装与食品工程分会第五届学术年会论文集[C];1998年
9 文友先;赵章风;刘俭英;余礼明;倪开基;;凝乳切割时间自动控制研究[A];中国机械工程学会包装与食品工程分会第五届学术年会论文集[C];1998年
10 宋林峰;朱灿焰;郑博;;基于ICA和LWT的数字水印改进方案[A];第十三届全国信号处理学术年会(CCSP-2007)论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 马云;激光超声技术及其在高压声速测量中的应用[D];中国工程物理研究院;2010年
2 范迪;沉渣厚度超声检测信号处理技术研究及应用[D];山东科技大学;2010年
3 乔梁;信源定位的可观测性及跟踪技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 陆满君;通信辐射源个体识别与参数估计[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 折勇;直角域中圆形夹杂与裂纹反平面动力的相互作用[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 张之猛;水声信号处理中的盲解卷积技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
7 苏日建;信息测量系统及其若干问题的研究[D];华中科技大学;2010年
8 赵敏;盲信号分离的原理及其关键问题的研究[D];华南理工大学;2010年
9 赵晓丹;基于非先验函数系的信号识别[D];江苏大学;2010年
10 姚锦宝;考虑土—结构动力相互作用的轨道交通引起的环境振动及隔振措施研究[D];北京交通大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 岑忠;体感诱发电位实验系统的设计、测量与分析[D];南京医科大学;2010年
2 张倩;异形航空构件的专用超声换能器研制及检测应用[D];南昌航空大学;2010年
3 张颜艳;奥氏体不锈钢组织超声无损评价研究[D];南昌航空大学;2010年
4 朱志斌;基于金属材料的扰动磁场检测技术研究[D];南昌航空大学;2010年
5 魏运飞;金属薄板的兰姆波成像检测方法研究[D];南昌航空大学;2010年
6 张柯;逆变式磁粉探伤机的关键技术研究[D];郑州大学;2010年
7 边峦剑;基于改进粒子群的盲源分离算法及其应用研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 左国辉;基于子空间方法的人脸识别技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
9 张国强;复杂信号分选算法研究与硬件设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 陶涛;雷达信号分选跟踪器的设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 寇鹏,方滨,沈毅;一种可控重构质量的心电信号压缩方法[J];北京生物医学工程;2004年02期
2 万柏坤,尹胜琴,綦宏志,赵丽;基于小波变换的事件相关电位少次提取方法[J];北京生物医学工程;2005年05期
3 尹忠科,王建英,Pierre Vandergheynst;在低维空间实现的基于MP的图像稀疏分解[J];电讯技术;2004年03期
4 汪雄良,王春玲;基于改进基追踪方法的信号去噪[J];电子技术应用;2005年08期
5 王根原,保铮,孙晓兵;基于匀加速多普勒频率模型的ISAR成像[J];电子学报;1997年06期
6 保铮,王根原,罗琳;逆合成孔径雷达的距离─瞬时多普勒成像方法[J];电子学报;1998年12期
7 王根原,保铮;一种基于自适应Chirplet分解的逆合成孔径雷达成像方法[J];电子学报;1999年03期
8 李玺,顾红,刘国岁;ISAR成像中转角估计的新方法[J];电子学报;2000年06期
9 邹红星,周小波,李衍达;在不同噪声背景下Dopplerlet变换在信号恢复中的应用[J];电子学报;2000年09期
10 何焰兰,苏勇,高永楣;一种自适应小波去噪算法[J];电子学报;2000年10期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 傅霆;医学信号与图像的多尺度分析方法研究[D];电子科技大学;2003年
2 张迎春;有限元素法在三维各向异性脑电正问题及皮层成像技术中的应用[D];浙江大学;2005年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王明伟;董文宾;汤伟;李茜;;利用FPGA提高超声乳成份检测仪检测精度[J];微计算机信息;2006年23期
2 白金鹏;刘松平;刘菲菲;李乐刚;;一种基于喷水耦合的复合材料结构超声反射法自动扫描成像检测系统[J];航空制造技术;2009年S1期
3 蔡敏;阙沛文;雷华明;黄作英;;基于分类矢量量化器的超声检测数据压缩方法[J];高技术通讯;2008年06期
4 马宾;徐健;隋青美;;耦合型光纤超声传感器实验研究[J];压电与声光;2010年01期
5 温世杰;鲁冬杰;陈晓冬;郁道银;;基于FPGA的数字超声内窥镜接收系统设计[J];传感技术学报;2008年08期
6 温世杰;王小华;陈晓冬;郁道银;;基于FPGA的超声信号数字正交解调器[J];光电子.激光;2008年10期
7 王健庭,程中然;微弱超声信号的采集与相关修正[J];数据采集与处理;1992年S1期
8 袁波,杨衍明;高精度测量中选频网络及超声信号的放大电路[J];电子技术;1997年04期
9 白玉海,裴力伟,严玉萍,方启平;超声信号的数字相关处理[J];数据采集与处理;1992年S1期
10 徐乃英;利用外界光弹性极化调制的光缆识别器[J];现代有线传输;1994年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 薛耀泉;张志涛;殷柏涛;吴祥兴;陈伟;丁红建;戴小枫;傅强;;棉铃虫、粘虫蛾超声信号的采集与分析[A];“植物病虫害生物学研究进展”——植物病虫害生物学国家重点实验室研究论文选[C];1995年
2 谭向宇;杨卓;王达达;赵现平;张少泉;王科;张微;;基于超声信号分布特性的GIS绝缘检测技术现场应用[A];2011年云南电力技术论坛论文集(优秀论文部分)[C];2011年
3 谭向宇;杨卓;王达达;赵现平;张少泉;王科;张微;;GIS典型缺陷超声波特性及类型识别[A];2011年云南电力技术论坛论文集(优秀论文部分)[C];2011年
4 刘镇清;;板中声—超声信号的兰姆波分析[A];中国声学学会1999年青年学术会议[CYCA'99]论文集[C];1999年
5 张旸;程建政;;匹配小波滤波在超声信号检测中的应用[A];中国声学学会2002年全国声学学术会议论文集[C];2002年
6 刘继忠;周晓军;熊勇;;基于粒子群优化算法的超声信号参数估计[A];2005中国控制与决策学术年会论文集(上)[C];2005年
7 李建文;徐彦霖;徐猛;余波;;钢铅金属粘接结构的超声检测[A];2007四川省理化检验、无损检测学术交流年会论文集[C];2007年
8 耿森林;;不同阈值下激光超声信号降噪结果的比较[A];2009年西安-上海声学学术会议论文集[C];2009年
9 贾春花;郭敏;;粮食钻蛀性害虫米象声信号分析[A];2009年西安-上海声学学术会议论文集[C];2009年
10 鄢君辉;王忠平;杜随更;;摩擦焊接头超声信号的计算机检测分析系统的研制与应用[A];第十次全国焊接会议论文集(第1册)[C];2001年
中国重要报纸全文数据库 前9条
1 ;B超术语解释[N];农村医药报(汉);2008年
2 冯桃莉;妇科B超前为何要喝水?[N];大众卫生报;2004年
3 四川 贺云;汽车倒车防撞告警器[N];电子报;2006年
4 ;B型超声诊断仪出现的故障与维修[N];农村医药报(汉);2008年
5 唐志国 李成榕 王伟;变压器局放检测的现状与新技术[N];中国电力报;2004年
6 张孟军;美国正在实施“氧气计划”[N];科技日报;2004年
7 高飞;血管内超声和多普勒技术在冠状动脉疾病诊治中的应用研究取得成果[N];科技日报;2007年
8 江西 高福光;迈瑞M5彩色多谱勒B超仪无图像故障检修一例[N];电子报;2010年
9 通讯员 肖云 张彦楠;复杂地质管道定向钻穿越项目获阶段性成果[N];中国石油报;2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 梁巍;管道缺陷检测中超声信号稀疏解卷积及稀疏压缩方法的研究[D];上海交通大学;2008年
2 郭纲;基于双指数模型的超声定位算法及其应用研究[D];吉林大学;2008年
3 李凌;碳纤维复合材料数字化超声检测系统关键技术研究[D];浙江大学;2007年
4 陈天璐;海底管道传感器阵列损伤信息的提取和融合研究[D];上海交通大学;2007年
5 刘继忠;CFRP孔隙率超声无损检测研究与系统实现[D];浙江大学;2005年
6 陈国平;微波热致超声波扫描成像系统关键技术研究[D];电子科技大学;2009年
7 张琦;大容量高保真海底管道超声检测数据处理技术研究[D];上海交通大学;2008年
8 燕学智;近场无线定位算法及超声定位AGV技术研究[D];吉林大学;2008年
9 陈敏;火灾后混凝土损伤超声诊断方法及应用研究[D];中南大学;2008年
10 程建政;声学应用中的若干问题研究[D];中国科学院研究生院(武汉物理与数学研究所);2001年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 史艳娥;基于超声的故障诊断系统的设计[D];燕山大学;2012年
2 王贵鑫;铝材管道中激光激发声表面波的数值模拟研究[D];南京邮电大学;2013年
3 祝思文;基于宽带超声传感器的室内定位系统的研究[D];安徽大学;2007年
4 宋巍巍;基于DSP的嵌入式无线定位电子白板系统设计与实现[D];吉林大学;2006年
5 Tian Hui;混凝土压电机敏模块性能及应用研究[D];重庆大学;2007年
6 孙艾;铜钢焊接接头超声自动C扫检测与干扰消除技术研究[D];南京理工大学;2010年
7 于万宝;微波热致超声成像技术研究[D];电子科技大学;2008年
8 华志斌;多声道超声气体流量计的精密测速技术[D];华中科技大学;2007年
9 王海;基于USB总线超声信号采集处理模块的研究与实现[D];上海交通大学;2007年
10 周佳琪;海底管道超声检测数据采集模块的设计与实现[D];上海交通大学;2007年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026