本發(fā)明屬于無(wú)損檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種管道缺陷漏磁信號(hào)的特征提取方法。

背景技術(shù)：

隨著時(shí)代的發(fā)展，石油和天然氣已經(jīng)成為當(dāng)今世界不可或缺的主要能源，而管道運(yùn)輸是輸送石油和天然氣最為安全有效的方式，所以管道運(yùn)輸在世界各國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展中已占有越來(lái)越重要的地位。然而，全世界50％以上的在役管道已經(jīng)使用了數(shù)十年之久，隨著管道運(yùn)營(yíng)時(shí)間的延長(zhǎng)，管道老化問(wèn)題日益突出再加上腐蝕、機(jī)械損傷等外在因素造成管道泄漏事故頻頻發(fā)生，管道的質(zhì)量直接關(guān)系到油氣輸送的安全性。

近幾年，我國(guó)管道檢測(cè)技術(shù)得到了迅猛發(fā)展，管道檢測(cè)技術(shù)逐漸形成管道內(nèi)、外檢測(cè)技術(shù)兩個(gè)分支。管道外檢測(cè)是在檢測(cè)涂層及陰極保護(hù)有效性的基礎(chǔ)上，檢測(cè)管體腐蝕的缺陷。管道內(nèi)檢測(cè)技術(shù)則是用于發(fā)現(xiàn)管道內(nèi)外腐蝕、局部變形以及焊縫裂紋等缺陷，也可以間接判斷涂層本身是否完好。所謂管道內(nèi)檢測(cè)就是采用將無(wú)損檢測(cè)的各種設(shè)備安裝在管道的清管器上面，通過(guò)改裝，把最開(kāi)始用來(lái)清潔的非智能型的機(jī)器變成有采集信息、處理信息、存儲(chǔ)信息等一系列功能的智能型檢測(cè)裝置，最后通過(guò)利用檢測(cè)裝置在被檢測(cè)的管道當(dāng)中的移動(dòng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)被測(cè)管道的缺陷檢測(cè)。按照管道檢測(cè)裝置功能的不同可以將其分為管道泄漏的檢測(cè)、管道幾何變形的檢測(cè)、管道腐蝕缺陷的檢測(cè)、裂紋類平面缺陷的檢測(cè)以及以彈性的剪切波作為檢測(cè)基礎(chǔ)的裂紋檢測(cè)等。因?yàn)槁┐艡z測(cè)的裝置對(duì)所檢測(cè)的環(huán)境要求非常低，所以可以兼用于輸油和輸氣管道，成為了目前應(yīng)用最多的管道缺陷檢測(cè)設(shè)備。

漏磁檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)檢測(cè)環(huán)境的條件要求較低，同時(shí)還能夠達(dá)到較高的靈敏度。即使被檢測(cè)的鐵磁材料表面有少量油垢或者其他附著物等也不會(huì)影響檢測(cè)結(jié)果。并且漏磁檢測(cè)既可以用于輸氣管道又可以用于輸油管道。漏磁檢測(cè)方法可以檢測(cè)的缺陷類型比較多，不僅可以檢測(cè)金屬材料表面的裂紋，而且還可以對(duì)氣孔、縮孔、磨損槽、腐蝕坑、等多種缺陷進(jìn)行檢測(cè)。隨著漏磁檢測(cè)技術(shù)在工業(yè)管道檢測(cè)中的廣泛應(yīng)用，漏磁檢測(cè)中的缺陷定量檢測(cè)也越來(lái)越受到關(guān)注，這使得缺陷參數(shù)的定量檢測(cè)成為了漏磁檢測(cè)的重點(diǎn)，而缺陷漏磁信號(hào)特征的準(zhǔn)確提取是實(shí)現(xiàn)缺陷定量檢測(cè)的最困難也是最關(guān)鍵的一步，所以從某種意義上來(lái)說(shuō)，缺陷信號(hào)特征的準(zhǔn)確提取直接關(guān)系到管道漏磁檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。金屬腐蝕缺陷的檢測(cè)，必然會(huì)產(chǎn)生龐大的檢測(cè)數(shù)據(jù)量。工業(yè)大數(shù)據(jù)的特征提取，成為金屬材料腐蝕缺陷診斷的重要一步。所以找到合理的缺陷數(shù)據(jù)特征提取及分析方法，對(duì)金屬腐蝕檢測(cè)的準(zhǔn)確性、高效性都能起到至關(guān)重要的作用，而現(xiàn)有數(shù)據(jù)特征提取方法往往效率不高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供一種管道缺陷漏磁信號(hào)的特征提取方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種管道缺陷漏磁信號(hào)的特征提取方法，包括如下步驟：

步驟1：獲取不同尺寸缺陷的缺陷漏磁信號(hào)，并進(jìn)行對(duì)比分析，定義和缺陷尺寸相關(guān)的特征量；

步驟2：對(duì)采集到的管道缺陷信號(hào)進(jìn)行放大、插值及濾波處理，得到缺陷漏磁信號(hào)，記錄缺陷漏磁信號(hào)中缺陷所在的軸向位置和周向能檢測(cè)到缺陷漏磁信號(hào)變化的通道范圍；

步驟3：分別計(jì)算缺陷漏磁信號(hào)中各通道軸向漏磁信號(hào)的最大值與最小值的差值，提取差值最大軸向漏磁信號(hào)作為軸向最大通道漏磁信號(hào)；

步驟4：采用小波變換法計(jì)算軸向最大通道漏磁信號(hào)的所有極值點(diǎn)及拐點(diǎn)：

步驟4-1：對(duì)軸向最大通道漏磁信號(hào)采用基小波為Gauss函數(shù)的一階導(dǎo)數(shù)進(jìn)行小波變換，求解信號(hào)極值點(diǎn)，所述小波變換的尺度a＝12；

步驟4-2：對(duì)軸向最大通道漏磁信號(hào)采用基小波為“墨西哥帽”小波函數(shù)進(jìn)行小波變換，求解信號(hào)拐點(diǎn)，所述小波變換的尺度a＝24。

步驟5：根據(jù)軸向最大通道漏磁信號(hào)上的極小值點(diǎn)找到軸向最大通道漏磁信號(hào)峰谷位置及峰谷值；

步驟6：根據(jù)軸向最大通道漏磁信號(hào)上的極大值點(diǎn)判斷該軸向最大通道漏磁信號(hào)對(duì)應(yīng)缺陷是否為雙峰缺陷即軸向最大通道漏磁信號(hào)存在兩個(gè)極大值點(diǎn)，若是雙峰缺陷，執(zhí)行步驟7，否則，執(zhí)行步驟8：

步驟6-1：把最大峰值和左谷求差作為閾值，在左谷與最大峰之間尋找與左谷差大于閾值的可疑點(diǎn)，如果有可疑點(diǎn)，執(zhí)行步驟6-2，否則，執(zhí)行步驟6-3；

步驟6-2：判斷可疑點(diǎn)左右的值是否都比可疑點(diǎn)的值小，是，執(zhí)行步驟7，否則，執(zhí)行步驟6-3；

步驟6-3：將原最大峰定義為左鋒，并將最大峰值與右谷求差作為新的閾值，在右谷與最大峰之間尋找與右谷差大于閾值的可疑點(diǎn)，如果有可疑點(diǎn)，執(zhí)行步驟6-4，否則，執(zhí)行步驟8；

步驟6-4：判斷可疑點(diǎn)左右的值是否都比可疑點(diǎn)的值小，是，執(zhí)行步驟7，否則，執(zhí)行步驟8。

步驟7：通過(guò)對(duì)比極大值點(diǎn)位置確定正確的左右峰位置及左右峰值，執(zhí)行步驟9；

步驟8：把唯一的極大值點(diǎn)定義為左峰，把和右峰相關(guān)的特征量置零；

步驟9：計(jì)算軸向最大通道漏磁信號(hào)上的特殊點(diǎn)，利用峰谷位置、峰谷值、左右峰位置、峰值、拐點(diǎn)和特殊點(diǎn)計(jì)算與缺陷相關(guān)的軸向特征量；

所述與缺陷相關(guān)的軸向特征量包括：軸向谷寬度、軸向峰峰間距、軸向峰峰間距、軸向峰谷平均差、軸向左峰谷差、軸向右峰谷差、軸向微分最值間距、軸向微分最值差值、軸向特殊點(diǎn)間距、軸向缺陷面積和軸向缺陷面能量；

所述軸向特殊點(diǎn)的間距為求缺陷長(zhǎng)度的關(guān)鍵特征量，特殊點(diǎn)提取方法為：設(shè)置求長(zhǎng)的比例m-RateA，根據(jù)X+(Y-X)*m-RateA求出閾值，其中，X為谷值平均值，Y為最大峰值，軸向最大通道漏磁信號(hào)中和閾值最接近的兩個(gè)點(diǎn)即為特殊點(diǎn)，特殊點(diǎn)的間距為求缺陷長(zhǎng)度的關(guān)鍵特征量。

步驟10：利用軸向漏磁信號(hào)提取周向信號(hào)，利用周向信號(hào)求取與缺陷寬度相關(guān)的周向特征量：

步驟10-1：載入預(yù)處理過(guò)的缺陷漏磁信號(hào)；

步驟10-2：分別提取缺陷通道范圍內(nèi)各通道軸向信號(hào)最大值所在位置對(duì)應(yīng)所有通道數(shù)據(jù)作為周向信號(hào)，并將最大值位置相同的數(shù)據(jù)進(jìn)行合并去除；

步驟10-3：獲取缺陷通道范圍內(nèi)周向信號(hào)最大值所在通道，利用該通道將所有周向信號(hào)進(jìn)行居中處理；

步驟10-4：計(jì)算所有周向信號(hào)中缺陷通道范圍內(nèi)的最大值m-Y_max2和中值m-Min2，并將峰值最大的周向信號(hào)m-aHsd提取出來(lái)，設(shè)置求長(zhǎng)的比例m-RateB，求出每條周向信號(hào)閾值m-Y2＝m-Min2+(m-Y_max2-m-Min2)*m-RateB；

步驟10-5：找到各條周向信號(hào)上和閾值m-Y2最接近的點(diǎn)，取所有點(diǎn)中最左點(diǎn)和最右點(diǎn)作為周向信號(hào)的特殊點(diǎn)，并將得到的兩特殊點(diǎn)映射到峰值最大的周向信號(hào)m-aHsd上；

步驟10-6：采用小波變換法計(jì)算峰值最大的周向信號(hào)m-aHsd的極值點(diǎn)；

步驟10-7：根據(jù)峰值最大的周向信號(hào)m_-aHsd上的特殊點(diǎn)及極值點(diǎn)，計(jì)算與缺陷寬度相關(guān)的周向特征量，包括：周向信號(hào)微分最值點(diǎn)間距、周向信號(hào)特殊點(diǎn)間距、周向信號(hào)缺陷面積和周向信號(hào)缺陷面能量；

步驟11：根據(jù)得到的周向信號(hào)特殊點(diǎn)位置確定通道范圍，提取通道范圍內(nèi)的軸向信號(hào)，利用小波變換求解提取出來(lái)的軸向信號(hào)的峰谷位置及峰谷值，計(jì)算缺陷體積及缺陷體能量，實(shí)現(xiàn)缺陷漏磁信號(hào)中與缺陷尺寸相關(guān)全部特征量的提取。

有益效果：一種管道缺陷漏磁信號(hào)的特征提取方法與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)勢(shì)：

1、為缺陷分析提供更加全面、準(zhǔn)確的特征量，從而提高缺陷檢測(cè)的準(zhǔn)確度，使繁瑣復(fù)雜的金屬材料設(shè)備的安全與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作簡(jiǎn)單化，對(duì)金屬材料的模糊認(rèn)識(shí)清晰化，為安全生產(chǎn)和維護(hù)提供科學(xué)決策依據(jù)；

2、對(duì)管道出現(xiàn)的缺陷進(jìn)行及時(shí)的維修，能大大延長(zhǎng)金屬器材的使用壽命，節(jié)約投資成本，防止由金屬腐蝕造成的惡性事故，避免人員與財(cái)產(chǎn)的損失；

3、通過(guò)特征量能夠更加精確的判斷腐蝕缺陷面積、深度、長(zhǎng)度、形狀等信息，使得金屬缺陷檢測(cè)的評(píng)價(jià)更加準(zhǔn)確，既能發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重的必須處理的腐蝕缺陷，又能避免對(duì)不嚴(yán)重缺陷的誤處理，進(jìn)而創(chuàng)造大量的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施方式的一種管道缺陷漏磁信號(hào)的特征提取方法流程圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施方式的不同尺寸缺陷磁感應(yīng)強(qiáng)度分布二維變化曲線圖，其中，(a)為缺陷深度4mm不同缺陷長(zhǎng)度下的磁感應(yīng)強(qiáng)度軸向分布曲線圖，(b)為缺陷長(zhǎng)度18mm不同缺陷深度下的磁感應(yīng)強(qiáng)度軸向分布曲線圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施方式的缺陷特征量示意圖，其中，(a)～(f)分別為不同缺陷特征量求解示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施方式的漏磁信號(hào)極值點(diǎn)檢測(cè)圖，其中，(a)為漏磁信號(hào)圖，(b)為漏磁信號(hào)一階導(dǎo)數(shù)圖，星號(hào)標(biāo)記點(diǎn)為漏磁信號(hào)準(zhǔn)確極值點(diǎn)所在的位置；

圖5為本發(fā)明實(shí)施方式的漏磁信號(hào)在不同尺度下小波變換下極值點(diǎn)結(jié)果分布圖，其中，(a)～(h)分別為小波變換尺度為4、8、12、16、20、24、28、32下的極值點(diǎn)結(jié)果分布圖，圖中標(biāo)記點(diǎn)為小波交換后曲線零點(diǎn)位置，即原漏磁信號(hào)的極值點(diǎn)位置；

圖6為本發(fā)明實(shí)施方式的漏磁信號(hào)拐點(diǎn)檢測(cè)圖，其中，(a)為漏磁信號(hào)圖，(b)為漏磁信號(hào)二階導(dǎo)數(shù)圖，星號(hào)標(biāo)記點(diǎn)為漏磁信號(hào)準(zhǔn)確拐點(diǎn)所在的位置；

圖7為本發(fā)明實(shí)施方式的漏磁信號(hào)在不同尺度下小波變換拐點(diǎn)結(jié)果分布圖，其中，(a)～(h)分別為小波變換尺度為4、8、12、16、20、24、28、32下的拐點(diǎn)結(jié)果分布圖，圖中，星號(hào)標(biāo)記點(diǎn)為漏磁信號(hào)準(zhǔn)確拐點(diǎn)所在的位置，圓圈標(biāo)記點(diǎn)為加入干擾噪聲的漏磁信號(hào)在小波變換后求解出來(lái)的新的拐點(diǎn)所在的位置；

圖8為本發(fā)明實(shí)施方式的周向特征量求解圖，其中，(a)為漏磁信號(hào)圖，圖中，A、B分別為兩個(gè)不同缺陷的軸向信號(hào)，(b)為缺陷B提取出來(lái)的周向信號(hào)圖，標(biāo)記點(diǎn)為求解出來(lái)的周向特征點(diǎn)，其中，星號(hào)為特殊點(diǎn)，圓圈為峰值最大的周向信號(hào)上的微分最大值、最小值所在的點(diǎn)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的一種實(shí)施方式做詳細(xì)說(shuō)明。

為了更好的完成缺陷檢測(cè)的工作，通過(guò)分析與計(jì)算得到缺陷的準(zhǔn)確信息，首先要完成的就是找到和缺陷相關(guān)的全部特征量，實(shí)現(xiàn)缺陷特征的辨識(shí)工作。只有得到全面及準(zhǔn)確的缺陷特征量才能更好的分析與計(jì)算缺陷的尺寸，還原缺陷信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)缺陷的準(zhǔn)確檢測(cè)。通過(guò)對(duì)缺陷特征量的辨識(shí)工作找到和缺陷相關(guān)的全部特征，然后通過(guò)缺陷特征智能提取算法完成對(duì)辨識(shí)特征量的提取工作。其中，缺陷特征的辨識(shí)是指通過(guò)觀察與對(duì)比不同尺寸缺陷的漏磁信號(hào)，找到和缺陷尺寸相關(guān)的特征量以及和缺陷本身相關(guān)的全部特征量的工作，這里通過(guò)仿真試驗(yàn)以及實(shí)際試驗(yàn)兩種途徑結(jié)合實(shí)現(xiàn)對(duì)缺陷特征的辨識(shí)工作。

本發(fā)明一種實(shí)施方式，

如圖1所示，一種管道缺陷漏磁信號(hào)的特征提取方法，包括如下步驟：

步驟1：分別通過(guò)ANSYS軟件對(duì)不同尺寸的缺陷進(jìn)行二維仿真，利用金屬管道(管道上缺陷是已知的人造缺陷)上采集的缺陷漏磁信號(hào)進(jìn)行三維仿真，觀察與分析兩種仿真結(jié)果，通過(guò)改變?nèi)毕莸拈L(zhǎng)度和深度，觀察對(duì)比漏磁信號(hào)的變化規(guī)律，定義和缺陷尺寸相關(guān)的特征量；二維仿真部分仿真圖如圖2(a)(b)所示；

與缺陷尺寸相關(guān)的特征量主要有：谷寬度、峰峰間距、峰谷平均差、左峰谷差、右峰谷差、微分最值間距、微分最值差值、特殊點(diǎn)間距、缺陷面積、缺陷面能量、缺陷體積以及缺陷體能量。為了更好的了解缺陷特征量的含義，以圖3中的幾個(gè)軸向特征量為例說(shuō)明：

(1)谷寬度

圖3(a)中X_v-v表示缺陷軸向信號(hào)谷寬度，用公式表示為：

X_v-v＝X_vr-X_vl (1)

式(1)中X_vr是缺陷右谷位置，X_vl為缺陷左谷位置。缺陷信號(hào)的谷寬度能夠反映出缺陷信號(hào)在軸向上的分布情況。

(2)最大峰谷差

如圖3(a)所示，其表達(dá)式為：

Y_p-v＝Y(jié)_p-Y_v (2)

式(2)中Y_p是單峰缺陷峰值，Y_v則為缺陷最小谷值，Y_p-v為最大峰谷差。由于缺陷漏磁信號(hào)受到內(nèi)檢測(cè)器檢測(cè)環(huán)境等多種因素影響，數(shù)據(jù)的基準(zhǔn)線波動(dòng)較大。取缺陷數(shù)據(jù)的峰谷差值作為特征量可以很好地消除信號(hào)基線的影響，可以提高缺陷定量分析的可靠性。

(3)雙峰缺陷信號(hào)左峰谷差和右峰谷差

如圖3(b)所示，用公式表示為：

Y_lp-lv＝Y(jié)_lp-Y_lv (3)

Y_rp-rv＝Y(jié)_rp-Y_rv (4)

式(3)、(4)中Y_lv是漏磁信號(hào)的左谷值，Y_rv是漏磁信號(hào)右谷值，Y_lp為雙峰信號(hào)左峰值，Y_rp為雙峰信號(hào)右峰值，Y_lp-lv為左峰谷差，Y_rp-rv為右峰谷差。

(4)雙峰缺陷信號(hào)峰峰間距

根據(jù)圖3(b)得到其表達(dá)式為：

X_p-p＝X_pr-X_pl (5)

式(5)中X_pr是右峰位置，X_pl為左鋒位置，X_p-p是信號(hào)峰峰間距。缺陷信號(hào)的峰峰間距與峰谷值的結(jié)合能夠大致的確定異常數(shù)據(jù)曲線的形狀，有助于對(duì)缺陷長(zhǎng)度和深度進(jìn)行定量分析。

(5)缺陷面積

圖3(c)中S_a表示的是缺陷面積，以數(shù)值較低的谷值為基線，取兩個(gè)谷之間的數(shù)據(jù)曲線與基線之間覆蓋的面積，用公式表示為：

式中：S_a--缺陷波形面積；

x(t)--缺陷信號(hào)數(shù)據(jù)點(diǎn)；

min[x(t)]--缺陷最小谷值；

N₁--缺陷左谷位置；

N₂--缺陷右谷位置。

缺陷面積指在軸向漏磁信號(hào)中異常信號(hào)波動(dòng)曲線部分的面積，反映了信號(hào)的一階中心矩。缺陷異常漏磁信號(hào)波形的面積特征是一個(gè)綜合量，異常數(shù)據(jù)波形面積既與異常數(shù)據(jù)的峰谷值有關(guān)又與異常數(shù)據(jù)的谷谷值有關(guān)，所以異常數(shù)據(jù)的面積這一特征同時(shí)受到缺陷的長(zhǎng)和深多重的影響。因此，缺陷面積特征量的提取有很重要的意義。

(6)缺陷面能量

圖3(d)中S_e表示的是缺陷面能量，以數(shù)值較低的谷值為基線，求取兩個(gè)谷之間的數(shù)據(jù)曲線的能量，用公式表示為：

式中：S_e--缺陷波形面能量。

缺陷異常數(shù)據(jù)曲線波形的能量實(shí)際上表示的是漏磁信號(hào)的短時(shí)二階中心矩，反映了在一定空間內(nèi)漏磁信號(hào)波動(dòng)部分的能量或信號(hào)的離散程度。對(duì)于具體的缺陷軸向漏磁數(shù)據(jù)，缺陷漏磁檢測(cè)數(shù)據(jù)的能量與面積類似，主要受缺陷的長(zhǎng)度和深度的綜合影響。對(duì)于反映缺陷的形狀具有重要意義。

(7)拐點(diǎn)間距

圖3(e)中X_k-k表示信號(hào)微分最值間距即拐點(diǎn)間距。在理論上，通過(guò)求取軸向漏磁信號(hào)的一階導(dǎo)數(shù)極值點(diǎn)，即二階導(dǎo)數(shù)零點(diǎn)即可求得信號(hào)的拐點(diǎn)。圖3(e)中X₁、X₂滿足如下關(guān)系式：

X_k-k＝X₂-X₁ (8)

橫向間距X_k-k即為漏磁信號(hào)的拐點(diǎn)間距，拐點(diǎn)間距可作為求解缺陷長(zhǎng)度的一個(gè)關(guān)鍵的特征量。

(8)特殊點(diǎn)間距

考慮到實(shí)際采集的軸向漏磁信號(hào)二階導(dǎo)數(shù)等于零的點(diǎn)畸變比較嚴(yán)重，所以可能不適合直接應(yīng)用到實(shí)際當(dāng)中。理論和實(shí)踐表明：二階導(dǎo)數(shù)等于零的點(diǎn)近似位于0.1倍峰谷差值加上谷值所在位置，用公式表示為：

Y_S1＝0.1Y_lp-lv+Y_l (9)

Y_S2＝0.1Y_rp-rv+Y_r (10)

圖3(f)中X_S1，X_S2即為這樣兩個(gè)特殊點(diǎn)的橫坐標(biāo)，Y_S1與Y_S2為這兩個(gè)特殊點(diǎn)的縱坐標(biāo)，所以可以采用這兩個(gè)特殊點(diǎn)的間距X_S-S作為求解缺陷長(zhǎng)度的又一重要特征量，稱為漏磁信號(hào)特殊點(diǎn)間距。

(9)缺陷體積

缺陷的體積就是在缺陷通道范圍內(nèi)對(duì)缺陷面積求和，用公式表示為：

式中：V_a--缺陷體積；

n₁--向信號(hào)特殊點(diǎn)位置確定的起始通道；

n₂--周向信號(hào)特殊點(diǎn)位置確定的終止通道；

S_a(t)--單條通道軸向缺陷面積。

(10)缺陷體能量

缺陷體能量就是在缺陷范圍內(nèi)對(duì)缺陷面能量進(jìn)行求和，其表達(dá)式為：

式中：V_e--缺陷體能量；

S_e(t)--單條軸向缺陷信號(hào)面能量。

除此之外，周向信號(hào)的相關(guān)特征量(周向信號(hào)微分最值點(diǎn)間距、周向信號(hào)微分最值差值、周向信號(hào)特殊點(diǎn)間距、周向信號(hào)缺陷面積和周向信號(hào)缺陷面能量)的求解方法與軸向信號(hào)特征量基本相同，利用在軸向信號(hào)上提取的周向信號(hào)進(jìn)行求解即可。

步驟2：對(duì)采集到的管道缺陷信號(hào)進(jìn)行放大、插值及濾波處理，得到缺陷漏磁信號(hào)，記錄缺陷漏磁信號(hào)中缺陷所在的軸向位置和周向能檢測(cè)到缺陷漏磁信號(hào)變化的通道范圍；

步驟3：分別計(jì)算缺陷漏磁信號(hào)中不同通道軸向漏磁信號(hào)的最大值與最小值的差值，提取差值最大軸向漏磁信號(hào)作為軸向最大通道漏磁信號(hào)；

步驟4：采用小波變換法計(jì)算軸向最大通道漏磁信號(hào)的所有極值點(diǎn)及拐點(diǎn)；

通過(guò)對(duì)缺陷特征量的辨識(shí)結(jié)果分析可知，準(zhǔn)確求出漏磁信號(hào)的極值點(diǎn)(漏磁信號(hào)的峰谷值)、缺陷漏磁信號(hào)的拐點(diǎn)對(duì)整個(gè)特征提取工作尤為關(guān)鍵，是求解其他缺陷特征的重要基礎(chǔ)，這里引入小波變換方法對(duì)缺陷漏磁信號(hào)的極值點(diǎn)以及拐點(diǎn)進(jìn)行求解。

步驟4-1：對(duì)軸向最大通道漏磁信號(hào)采用基小波為Gauss函數(shù)的一階導(dǎo)數(shù)進(jìn)行小波變換，求解信號(hào)極值點(diǎn)，所述小波變換的尺度a＝12；

對(duì)沒(méi)有任何干擾的長(zhǎng)度為30mm的缺陷漏磁信號(hào)(雙峰信號(hào))進(jìn)行極值點(diǎn)的求解，圖4為該漏磁信號(hào)圖及漏磁信號(hào)的拐點(diǎn)檢測(cè)圖。圖4(b)中的5個(gè)標(biāo)記點(diǎn)即為缺陷漏磁信號(hào)的準(zhǔn)確極值點(diǎn)，極值點(diǎn)的橫坐標(biāo)分別為x₁＝118，x₂＝287，x₃＝501，x₄＝715，x₅＝884。圖4(b)中圓圈位置為圖4(a)中漏磁信號(hào)兩個(gè)谷點(diǎn)的位置，圖4(b)中的星號(hào)位置為原漏磁信號(hào)兩個(gè)峰值的位置。

采用的基小波為Gauss函數(shù)的一階導(dǎo)數(shù)，該小波函數(shù)存在零點(diǎn)，由卷積的可交換性，可知道小波變換的零點(diǎn)近似為原信號(hào)的極值點(diǎn)，式(13)為該小波函數(shù)的表達(dá)公式。

對(duì)加入噪聲的軸向最大通道漏磁信號(hào)在不同尺度下進(jìn)行小波變換，標(biāo)記軸向最大通道漏磁信號(hào)準(zhǔn)確極值點(diǎn)所在的位置與加入干擾噪聲的漏磁信號(hào)在小波變換后求解出來(lái)的新的極值點(diǎn)所在的位置，如圖5(a)～(h)所示，得到小波變換后的曲線極值點(diǎn)位置與極值點(diǎn)準(zhǔn)確位置的誤差統(tǒng)計(jì)如表1所示：

表1小波變換前后極值點(diǎn)誤差統(tǒng)計(jì)表

通過(guò)對(duì)表1中不同尺度下小波變換結(jié)果的誤差分析可以明顯看出，當(dāng)小波變換尺度選取過(guò)小時(shí)，去噪效果不夠好，導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)確。當(dāng)尺度選擇過(guò)大會(huì)導(dǎo)致變換后的曲線和原始曲線的偏差較大，導(dǎo)致極值點(diǎn)求解的不夠準(zhǔn)確。當(dāng)小波變換的尺度a＝12時(shí)，存在噪聲干擾的漏磁信號(hào)的極值點(diǎn)位置與沒(méi)有噪聲干擾情況下漏磁信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)極值點(diǎn)位置最為接近，能夠更好地找到被分析信號(hào)的極值點(diǎn)位置，解決了實(shí)際缺陷漏磁數(shù)據(jù)由于抖動(dòng)而無(wú)法找到極值點(diǎn)的問(wèn)題。

步驟4-2：對(duì)軸向最大通道漏磁信號(hào)采用基小波為“墨西哥帽”小波函數(shù)進(jìn)行小波變換，求解信號(hào)拐點(diǎn)，所述小波變換的尺度a＝24。

對(duì)沒(méi)有任何干擾的長(zhǎng)度為6mm的缺陷漏磁信號(hào)進(jìn)行拐點(diǎn)的求解，圖6為該漏磁信號(hào)圖及漏磁信號(hào)的拐點(diǎn)檢測(cè)圖。圖6(b)中星號(hào)標(biāo)記處為圖6(a)中漏磁信號(hào)的拐點(diǎn)，該漏磁信號(hào)有兩個(gè)拐點(diǎn)，準(zhǔn)確拐點(diǎn)位置分別在橫坐標(biāo)x₁＝250和橫坐標(biāo)x₂＝552處。

墨西哥草帽函數(shù)為Gauss函數(shù)的二階導(dǎo)數(shù)，該小波函數(shù)在時(shí)域和頻率都有很好的局部化，且存在二階導(dǎo)數(shù)為零的點(diǎn)。由卷積的可交換性，可知小波變換的零點(diǎn)近似為原信號(hào)的拐點(diǎn)，所以利用小波變換求解漏磁信號(hào)拐點(diǎn)時(shí)采用“墨西哥帽”小波，墨西哥帽小波函數(shù)的表達(dá)公式如下：

求解不同尺度下的以墨西哥帽小波為基小波的連續(xù)小波變換，標(biāo)記軸向最大通道漏磁信號(hào)準(zhǔn)確拐點(diǎn)所在的位置與加入干擾噪聲的漏磁信號(hào)在不同小波變換后求解出來(lái)的新的拐點(diǎn)所在的位置，如圖7(a)～(h)所示，對(duì)漏磁信號(hào)在不同尺度下小波變換的結(jié)果圖進(jìn)行對(duì)比，得到小波變換前后拐點(diǎn)位置誤差統(tǒng)計(jì)表如表2所示：

表2小波變換前后拐點(diǎn)位置誤差統(tǒng)計(jì)表

通過(guò)對(duì)表2中不同尺度下小波變換結(jié)果的誤差分析可以明顯看出，當(dāng)小波變換尺度選取過(guò)小時(shí)，漏磁信號(hào)中噪聲的存在對(duì)信號(hào)拐點(diǎn)的檢測(cè)影響較大，導(dǎo)致小波變換系數(shù)曲線的零點(diǎn)過(guò)多，并且檢測(cè)不準(zhǔn)確。當(dāng)尺度a≥20時(shí)，效果得到了很大的改善，當(dāng)尺度a＝24時(shí)，檢測(cè)結(jié)果最為準(zhǔn)確。

步驟5：根據(jù)軸向最大通道漏磁信號(hào)上的極小值點(diǎn)找到軸向最大通道漏磁信號(hào)峰谷位置及峰谷值；

步驟6：根據(jù)軸向最大通道漏磁信號(hào)上的極大值點(diǎn)判斷該軸向最大通道漏磁信號(hào)對(duì)應(yīng)缺陷是否為雙峰缺陷即軸向最大通道漏磁信號(hào)存在兩個(gè)極大值點(diǎn)，若是雙峰缺陷，執(zhí)行步驟7，否則，執(zhí)行步驟8：

步驟6-1：把最大峰值和左谷求差作為閾值，在左谷與最大峰之間尋找與左谷差大于閾值的可疑點(diǎn)，如果有可疑點(diǎn)，執(zhí)行步驟6-2，否則，執(zhí)行步驟6-3；

步驟6-2：判斷可疑點(diǎn)左右的值是否都比可疑點(diǎn)的值小，是，將可疑點(diǎn)作為極大值點(diǎn)，執(zhí)行步驟7，否則，執(zhí)行步驟6-3；

步驟6-3：將原最大峰定義為左鋒，并將最大峰值與右谷求差作為新的閾值，在右谷與最大峰之間尋找與右谷差大于閾值的可疑點(diǎn)，如果有可疑點(diǎn)，執(zhí)行步驟6-4，否則，執(zhí)行步驟8；

步驟6-4：判斷可疑點(diǎn)左右的值是否都比可疑點(diǎn)的值小，是，將可疑點(diǎn)作為極大值點(diǎn)，執(zhí)行步驟7，否則，執(zhí)行步驟8。

步驟7：通過(guò)對(duì)比極大值點(diǎn)位置確定正確的左右峰位置及左右峰值，執(zhí)行步驟9；

步驟8：把唯一的極大值點(diǎn)定義為左峰，把和右峰相關(guān)的特征量置零；

步驟9：計(jì)算軸向最大通道漏磁信號(hào)上的特殊點(diǎn)，利用峰谷位置、峰谷值、左右峰位置、峰值、拐點(diǎn)和特殊點(diǎn)計(jì)算與缺陷相關(guān)的軸向特征量；所述與缺陷相關(guān)的軸向特征量包括：軸向谷寬度、軸向峰峰間距、軸向峰峰間距、軸向峰谷平均差、軸向左峰谷差、軸向右峰谷差、軸向微分最值間距、軸向微分最值差值、軸向特殊點(diǎn)間距、軸向缺陷面積和軸向缺陷面能量；

所述軸向特殊點(diǎn)的間距為求缺陷長(zhǎng)度的關(guān)鍵特征量，所述特殊點(diǎn)提取方法為：設(shè)置求長(zhǎng)的比例m-RateA，根據(jù)X+(Y-X)*m-RateA求出閾值，其中，X為谷值平均值，Y為最大峰值，軸向最大通道漏磁信號(hào)中和閾值最接近的兩個(gè)點(diǎn)即為特殊點(diǎn)，特殊點(diǎn)的間距為求缺陷長(zhǎng)度的關(guān)鍵特征量。

步驟10：利用軸向漏磁信號(hào)提取周向信號(hào)，利用周向信號(hào)求取與缺陷寬度相關(guān)的周向特征量：

步驟10-1：載入預(yù)處理過(guò)的缺陷漏磁信號(hào)；

步驟10-2：如圖8所示，分別提取圖8(a)中缺陷通道范圍內(nèi)各通道軸向信號(hào)最大值所在位置對(duì)應(yīng)所有通道數(shù)據(jù)作為周向信號(hào)，并將最大值位置相同的數(shù)據(jù)進(jìn)行合并去除；

步驟10-3：如圖8(b)所示，獲取缺陷通道范圍內(nèi)周向信號(hào)最大值所在通道，利用該通道將所有周向信號(hào)進(jìn)行居中處理；

步驟10-4：計(jì)算所有周向信號(hào)中缺陷通道范圍內(nèi)的最大值m-Y_max2和中值m-Min2，并將峰值最大的周向信號(hào)m-aHsd提取出來(lái)，設(shè)置求長(zhǎng)的比例m-RateB，求出每條周向信號(hào)閾值m-Y2＝m-Min2+(m-Y_max2-m-Min2)*m-RateB；

步驟10-5：找到各條周向信號(hào)上和閾值m-Y2最接近的點(diǎn)，取所有點(diǎn)中最左點(diǎn)和最右點(diǎn)作為周向信號(hào)的特殊點(diǎn)，并將得到的兩特殊點(diǎn)映射到峰值最大的周向信號(hào)m_aHsd上；

步驟10-6：采用小波變換法計(jì)算峰值最大的周向信號(hào)m_aHsd的極值點(diǎn)；

步驟10-7：根據(jù)峰值最大的周向信號(hào)m_aHsd上的特殊點(diǎn)及極值點(diǎn)，計(jì)算與缺陷寬度相關(guān)的周向特征量，包括：周向信號(hào)微分最值點(diǎn)間距、周向信號(hào)特殊點(diǎn)間距、周向信號(hào)缺陷面積和周向信號(hào)缺陷面能量。

步驟11：根據(jù)得到的周向信號(hào)特殊點(diǎn)位置確定通道范圍，提取通道范圍內(nèi)的軸向信號(hào)，利用小波變換求解提取出來(lái)的軸向信號(hào)的峰谷位置及峰谷值，計(jì)算缺陷體積及缺陷體能量，實(shí)現(xiàn)缺陷漏磁信號(hào)中與缺陷尺寸相關(guān)全部特征量的提取。