基于小波阈值的管道内径检测控制系统.docx

基于小波阈值的管道内径检测控制系统在管道检测经过中，当内部装载有光纤陀螺仪的检测装置紧贴着被测管道的管壁运动时，在发生形变处检测仪的运行不再平稳，产生角速度信号，通过设计的数据收集装置对测得的角速度收集并计算，就可以得出检测装置准确的运行轨迹，在经过相关分析和处理后，就可以以曲线形式在计算机上绘出检测仪的真实运动轨迹，并得到在被测管道管壁发生的形变情况67。图2轨迹测量示意假设装有光纤陀螺的检测装置沿图中所示的曲线运行，取其在第i时刻运行到Xi,Yi点，这时陀螺仪在点Xi,Yi的线速度为Vi，角速度为i，假如足够的小，那么第i+1点的坐标近似表示为：所以通过以上分析，当装有光纤陀螺仪的检测装置沿被测管道的管壁运行，可以测出所经过管道的一维形变曲线。在管道形变测量中应用光纤陀螺技术有其优越性，主要表达在:不需要其他的基准点，只以出发点作为基准点;相比过去的测量设备在架设困难的缺点来讲，相对安装比拟轻易;在远间隔测量中得到应用，可以做到不连续测量;假如采用3个陀螺仪以互相正交的方式构成捷联式惯性测量系统(IMU)，就可以实现准确地测量出管道内三维变化曲线8。假如把在正交直角坐标系方向上放置三个光纤陀螺环，同时在这三个方向再装置三个加速度传感器，那么可以就可以组成一个完好的测量体系，测出被检测管道内部完好的管道变化情况，包括形变的定位和大小9。3光纤陀螺信号的处理针对陀螺信号的数据处理，减小随机误差主要有两种根本解决方法：一是事先建立随机噪声的模型，并应用kalman滤波等方法进展一定的补偿，可以知足实时要求，并运用自适应的方法，以增强其适应环境变化的才能到达消除漂移噪声的目的；二是采取直接对输出信号进展消噪处理的方法，可是传统的低通滤波器存在有用信号和噪声重叠现象，而数字滤波器精度不是很高，而且参数调整比拟费事，自适应才能差。本文所采用的小波阈值方法很好地解决了这一问题910。小波即小区域的波，是一种特殊的长度有限、平均值为零的波形。它有两个特点：一是小，即在时域具有紧支集或者近似紧支集；二是正负交替的波动性，也即支流分量为零。小波分析优良的多分辨率分析特性十分适用于非平稳时变信号的分析和处理，可以根据信号和噪声在小波域具有不同的特征表现，将有效信号和噪声别离开来，具有良好的消噪效果。从信号处理的角度讲，小波(变换)是强有力的时频分析(处理)工具，是在克制傅立叶变换缺点的根底上开展而来的，所以从信号处理的角度认识小波，需要傅立叶变换、傅立叶级数、滤波器等的根底知识。傅立叶分析是将信号分解成一系列不同频率的正弦波的叠加，同样小波分析是将信号分解为一系列小波函数的叠加，而这些小波函数都是由一个母小波函数经过平移和尺度伸缩得来的。本文分析了用于光纤陀螺误差信号的小波阈值去噪方法。小波阈值滤波算法比拟简单不必通过先验知识对信号在最小均方意义下进展估计。小波的去噪方法分为三类：小波变换极大值的去噪方法；基于相关性的小波变换域内系数滤波；以及小波阈值滤波。小波算法去噪的主要原理是先将含有噪声的信号分解到不同的频带内，找到噪声在小波函数空间对应的最正确映射，对信号进展滤波处理分析小波变换系数置零，可以将噪声信号滤除并保存有用信号的原始特征，将得到的特征信号与低通滤波后的信号进展小波组合重构，那些置零的小波系数在小波重构经过中不起作用，到达去噪的目的1112。