本文综述了国内外目前有关油气输送管道在役无损检测技术的研究现状、发展趋势和存在的问题,理论分析了多传感器技术在检测精度、可靠性和真实性方面的优点,论述了多传感器技术应用在该领域的优势和必要性,并比较分析了超声波检测和漏磁检测两种手段的特点和不足之处,认为将这两种检测方法联合使用将有助于扩大爬机的检测范围,减小漏检错检几率,增加检测结果的可靠性。 从设计爬机探头盘入手,我们设计了带有 8 个超声检测探头和 4 个漏磁检测探头的可变直径的探头盘。爬机的机身和驱动装置的设计也是本文的内容之一,整个爬机靠自带的电池驱动,自主性更强,运动速度均匀、精确并可调节。论文还计算并设计了超声波和漏磁探头的基本参数,选择了电池和电机等重要部件。本文重点设计了超声信号的高速采集,用高速采集 A/D 卡实现超声信号 100MHz 的高速采集和存储。使用 PCI 总线技术控制超声波信号和漏磁检测信号及其他辅助信号的采集和存储,同时控制超声波信号的发射、机器和探头盘的运转和停车及速度的调节。系统将原始数据存储在数据库中,以便后期数据融合查找和关联。从精度、应用范围和可检测到的损伤类型等方面评价了本文设计的超声波和漏磁联合使用的爬机并和单一传感器爬机比较后,发现两种传感器联合使用的爬机更有优势。 本文的另一个重点是多传感器数据融合新算法的设计,这是保证多传感器系统成功应用的关键技术。在详细描述并比较了基于多传感器技术发展起来的数据融合技术后,系统采用以 D-S 证据理论为基础的模糊线性回归方法以及支持度综合数据融合两种算法进行多级数据融合。通过严格的数学推导,得出了多传感器数据模糊回归分析的隶属度和置信区间计算公式,并得到了不同传感器之间数据融合的隶属度和置信区间公式。为了从直观上给出数据融合结果,算法还给出了某一检测损伤在一定可靠度和置信度时的模糊表征尺寸上下限计算公式,可以将检测数据表征成更接近真实尺寸的表征尺寸。在此基础上,本文使用支持度综合融合算法进行了二级数据融合,以确定某一组损伤尺寸表现出来的综合信息——支持度综合损伤尺寸,将一系列的散点损伤尺寸综合起来,得到损伤尺寸的几何形状,从特征层上描述损伤的程度。 为了验证本文提供的算法的有效性,本文选用了实际检测数据进行该算法的计算,从结果看,基本上和预期的效果一致,融合后的数据更接近真实损伤尺寸,并且在加入一定的安全系数后,使检测结果避免了将超标损伤尺寸误检为非超标损伤尺寸,就能有效避免由于误检带来的经济损失和安全问题。计算时采用 VB 语言编写程序的方法,程序做成了函数块形式,使用时可以方便地嵌入和修改。