信号处理的制作方法

本发明涉及信号处理，特别地，但不局限于处理测量所获得的信号，例如从某个诸如管道、轨道或板等结构测量所获得的导波或体弹性波。

背景技术：

导波传感系统广泛应用于航空航天、能源、石油天然气等领域的结构损伤检测。与传统的超声波检测相比，这些系统的主要优点是能够从单个传感器位置检测大面积的结构。在导波系统的典型应用中，即所谓的“一次性检查”，将传感器部署在结构上，然后在进行一次(或几次)测量后将其拆除。在这种情况下，重要的是确定一个合适的测试间隔，以便在潜在缺陷能够完全发展为结构故障之前检测到它们。这样的时间间隔是特定于应用程序的，一般来说，建立这个时间间隔并不容易。由于这一点和其他原因，例如处理接入成本高的情况(例如埋在地下的管道)，最近出现了永久安装导波传感器的趋势。永久安装的系统能够进行频繁的监测(例如，每天)，因此可能允许在早期阶段检测损坏。此外，在检测到损伤后，可以监测损伤的进展情况，以便对结构的剩余寿命进行预测。

理论上，通过实施这种结构健康监测(shm)方法，可以发现比使用一次性检查时更小的缺陷，特别是当缺陷发生在结构特征附近时。这通常是通过比较新的测量值和基线记录来实现的，其中信号的任何变化都可能代表缺陷特征。不幸的是，这一程序常常受到环境和操作条件(eocs)的影响(eoc)，主要是温度，而且还影响管道负载和内容，这些因素也会导致信号的变化，从而降低了损伤检测性能。

温度的一个影响已经被广泛研究，它主要通过影响材料的杨氏模量来改变导波模式的速度。因此，给定超声信号测量x(t)，温度t的变化的影响是缩放测量的时域信号，即

t{x(t)}＝x(αt)(1)

其中，标度因子α未知且是估计的。

公式(1)是一个简单的模型，因为多个模式的干扰(可能是色散的)倾向于产生不精确的标度。然而，实验表明，利用该模型在实际应用中取得了令人满意的结果。为了解决这个问题，人们提出了两种技术，即最佳信号拉伸技术和局部峰值相干技术。

光学拉伸技术的例子可以在以下文献中找到，g.konstantinidis等.“固定传感器导波结构健康监测系统温度稳定性研究”，ieee传感器杂志，第7卷，第905-912页(2007年)，a.j.croxford等.“导波结构健康监测中的有效温度补偿策略”，超声波学，第50卷，517-528页(2010年)，t.clarke等.“基于稀疏阵列系统的复杂结构导波健康监测：温度变化对性能的影响”，声音与振动杂志，第329卷，2306-2322页(2010年)，以及，j.b.harley和j.m.f.moura:“超声最佳温度补偿的尺度变换信号处理”，超声学报，铁电体与频率控制，第59卷，2226–2236页(2012年)。

局部峰值相干技术的例子可以在以下文献中找到，j.e.michaels和t.e.michaels.“基于超声漫反射信号局部时间相干性的结构损伤检测”，超声学报，铁电体与频率控制，第52卷，1769-1782页(2005年)，以及yinghuilu和j.e.michaels:“环境变化下超声结构健康监测的特征提取与传感器融合”，ieee传感器杂志，第9卷，第1462-1471页(2009年)。

另一种可能性，改变eoc(特别是温度)对检查系统的有害影响是系统本身产生和感应的波模式的诱发变化，这反过来导致相干噪声的变化(相对于随机噪声，相干噪声不能通过平均多次测量来消除，因为它是由致动器与期望信号一起激励的不需要的信号)，在整个信号中以不同的方式影响测量。

技术实现要素：

根据本发明的第一方面，提供了一种信号处理方法。该方法包括接收在给定的一组环境和/或操作条件下测量结构所获得的信号，所述信号由一组振幅值组成，这些振幅值取决于信号中的位置(例如，沿着具有一个变量的信号)，以及，对于振幅值中的至少两个，根据振幅值在信号中的位置和给定的环境和/或操作条件独立地调整振幅值。因此，每个振幅值(至少两个振幅值中的)根据其在信号中的各自位置以及给定的环境和/或操作条件独立地调整。

这有助于减少甚至抑制由于环境和/或操作条件的变化而引起的相干噪声变化的影响，例如温度、负载、含量、涂层和/或任何其他可能影响信号的因素的变化。

所述信号可以是一维信号(即，仅具有一个变量)或者可以是二维信号(即，具有两个变量)。所述信号中的位置可以唯一地对应于结构中的位置(其可以是一维位置，例如沿着结构的距离，或者二维位置，例如x-y位置)。

所述方法可以包括独立地调整信号中的一些、多数、基本上全部或全部振幅值中的每一个的振幅值。所述振幅值可以通过根据振幅值的位置调整极性和/或幅度来调整。

所述信号可从结构的弹性波测量中获得。所述弹性波优选为超声波。所述弹性波可以是声波。所述信号优选地从结构的导波测量获得，更优选地从结构的导超声波测量获得。所述信号可从结构的体波测量中获得。所述信号可以从结构的电磁波测量中获得。

所述方法还可以包括在调整至少两个振幅值中的每一个的振幅值之前对信号进行预处理。所述信号的预处理可以包括执行时间拉伸补偿。

所述方法还可以包括确定从信号中测量信号的环境和/或操作条件中的至少一个，例如测量信号的温度。所述方法可以包括使用比例因子执行时间拉伸补偿，以及根据比例因子确定温度。所述温度可以是相对于基准温度的温度。

这可以用于补偿传感器频率响应的变化和/或温度相关的波衰减。

所述方法还可以包括执行时间拉伸温度补偿和补偿由于时间拉伸温度补偿而引起的频率偏移。

所述信号可以包括被测信号的一个分量或多个分量。所述分量或所述多个分量可以通过使用信号分解方法处理所测量的信号来获得，例如独立成分分析。所述信号可以在执行独立分量分析之后获得。

所述方法可包括对在不同时间获得的多个信号执行该方法。

所述方法还可以包括确定信号中给定位置的调整值是否随时间变化。所述方法可以包括确定第一次和第二次之间的调整值的变化是否超过预定值。所述方法可以包括确定给定位置的调整值是否随时间单调地变化并且依赖于正确定，生成用于通知用户的信号。

所述方法可以包括在接收信号之前，在校准阶段：接收从在不同环境和/或操作条件下测量结构获得的多个信号，并生成，对于多个不同位置的每个位置，振幅对一组环境和/或操作条件的函数，每个函数可用于调整给定位置处的振幅值。

所述方法还可以包括引起测量，并且响应于引起测量，接收信号。

所述结构可以是管道。所述结构可以是细长结构，例如杆、轨或管，或延伸的板状结构，例如板或壁。

所述方法可响应于接收测量而执行，例如，每次接收到新测量时。或者，所述方法可以在接收到至少一个测量之后执行，响应于触发，例如，每次接收到一批测量。

根据本发明的第二方面，提供了一种计算机程序，当由至少一个处理器执行时，使至少一个处理器执行第一方面的方法。

根据本发明的第三方面，提供了一种计算机程序产品，其包括存储第二方面的计算机程序的机器可读介质，所述机器可读介质可以是非暂时的。

根据本发明的第四方面，提供了包括至少一个处理器和存储器的设备，其中至少一个处理器被配置为执行第一方面的方法。

根据本发明的第五方面，提供了一种检查系统，其包括用于测量结构并提供测量所述信号的传感器和根据第四方面所述的设备，所述传感器和所述设备被配置为接收测量信号并从测量信号获得所述信号或使用测量信号作为所述信号。

所述传感器最好永久安装在所述结构上。

本发明的某些实施例寻求减少甚至抑制由温度引起的相干噪声变化的影响。同时，这些特定实施例还可以解决改变eocs的一个或多个其他直接或间接后果。本文所公开的方法可以应用于导弹性波(例如超声和声导波)，体弹性波(如超声波和声体波)，电磁导波，以及其他形式的监控系统在不同的领域和使用不同的模式，但在此将其描述为应用于基于基本扭转模式t(0,1)的管道监测系统。

通常，管道监测系统采用一系列传感器，通过一个环连接，并与管道外表面接触。绝大多数商用系统的设计都是为了激发管道中的基本扭转波模式t(0,1)。然而，在任何传导系统中，其他不需要的模式也可能同时被激发，例如周向模式，其能量主要沿传感器周围的圆周方向传播，以及主要沿管道移动的其他模式，后者可以是纵向和弯曲模态，同样的缺陷也是传感器能够拾取产生的那些不需要的模式的原因。改变eocs会导致这些缺陷的位移，进而导致产生和检测到的不需要的模式的差异(即，在相干噪声中)，这就是此处所揭示的方法试图减少甚至消除的。

根据本发明的第六方面，提供了一种通过最初测量跨越一系列环境条件(eocs)的信号来补偿被测结构上两个或多个位置处的结构健康监测测量的方法，用于环境和其他变化，评估测试结构上不同位置对应的信号变化，产生环境影响的补偿函数，并将该补偿函数应用于新获取的信号，以便对任何感兴趣的位置是否发生了结构变化进行更可靠的评估。

eoc可以包括温度、负载和/或内容物、涂层和其他影响信号的因素的变化。所述方法可用于超声导波监测或信号是时间和/或空间函数的其它方法。所述方法可包括处理直接信号测量或在使用进行处理之后的信号，例如ica。所述方法可以补偿不同的影响，例如换能器频率响应、衰减和/或频移。

根据本发明的第七方面，提供了一种由处理设备执行的方法，所述方法在获取对多个不同eoc进行的测量之后，通过在结构上的不同位置(在不同信号处)独立补偿来抑制eoc引起的相干噪声的变化而不是整个结构(即，一次对整个信号)。

所述方法还可以包括基于通过将信号与从该结构获得的至少一个先前信号进行比较而获得的变化来检测该结构中的一个或多个结构变化区域。通过分析多个信号上残差的演变，所述结构变化区域的检测可能变得更加清晰，例如，这可能显示单调趋势。所述的结构变化可以包括结构退化。

可以使用间接测量温度或eoc来生成温度-振幅曲线和其他eoc-振幅曲线，例如应用时间伸缩温度或eoc补偿算法产生的比例因子。这个生成曲线的过程也可适用于从对波形的专用信号处理技术获得的特征，比如独立成分分析，奇异值分解，或者其他的可能。

所述方法还可以包括补偿由于温度和/或其它eocs波动而引起的换能器频率响应变化(例如信号峰值幅度、信号尾部和信号相移)的影响。

所述方法还可以进一步包括补偿温度相关的波衰减和/或其他eoc相关的波变化的影响。

附图说明

以下将参考附图来描述本发明的某些实施例，其中：

图1是管道和导波测试系统的示意图，包括传感器组件、导波仪器和计算机系统；

图2是图1所示计算机系统的示意框图；

图3是评估结构完整性的流程图；

图4表明了管道监控系统记录的信号；

图5是在传感器附近的管道上测得的温度曲线图；

图6表明了两种不同温度下相干噪声的比较；

图7a至7c表明了振幅补偿在管道无缺陷区域取样点上的应用；

图8a至8c表明了在与缺陷对应的取样点上应用振幅补偿；

图9a至9d表明了振幅补偿在分量权函数上的应用，该分量的能量在管道的无缺陷区域内，通过使用独立分量分析进行计算；

图10a到10d表明了振幅补偿在分量权函数上的应用，该分量是通过使用独立分量分析计算的缺陷特征；

图11a到11f表明了引入模拟衰减所涉及的步骤，其中图11a和11b显示了两个信号及其各自的衰减曲线，图11c和11d显示了应用模拟衰减后图11a和11b中所示的相同两个信号，图11e和11f显示了在末端管道反射处对其进行归一化后的相同两个信号；

图12a至12d表明了振幅补偿在分量权函数上的应用，该分量的能量位于管道的无缺陷区域，通过对被模拟衰减破坏的数据集使用独立分量分析计算得出；

图13a和13b显示了模拟数据集，包括一个端管反射，用于隔离由于信号拉伸引起的频率偏移的影响；以及，

图14a至14c表明了与模拟端管反射相对应的采样点上振幅补偿的应用。

具体实施方式

系统

参照图1，示出了用于使用引导超声波检查管道2或结构形式的结构2的系统1。检查系统1包括最好永久安装在管道2上的传感器组件3(或“传感器”)、导波仪器4和信号处理系统5。所述结构可采用延伸结构的形式，如板、面板或导轨。所述传感器组件3可以采用检查环的形式，但也可以使用其他形式的传感器组件3。

所述传感器组件3包括频带10(或“套环”)或其他适当结构，其支撑传感器12的第一和第二阵列111、112，用于在管道2中产生超声波13并检测从缺陷15反射的波14。在本实施例中可能只设置一个传感器阵列。传感器12优选地采取压电传感器的形式，并且可以在通过引用并入本文的已公开专利文献gb2479744a中找到合适的传感器的示例。每个阵列111、112都可以包括(例如)16或32个传感器12，也可以在16和32个之间，或多于32个，或少于16个。传感器12可以分组为扇区或信道(未示出)，例如，八个信道(未示出)，每个信道(未示出)由2到9个或更多传感器12组成。

在本实施例中，每个阵列111、112被布置为，当安装检查环3时，传感器12被布置在管2的外围。第一个和第二个阵列111、112在频带10的宽度上偏移，使得当安装检查环3时，两个阵列111、112沿着管道2的纵轴17偏移。合适的检查环示例包括紧凑型tm环、高清(hd)实心环、gpims(rtm)环和guidedultrasonicsltd.(英国伦敦)提供的其他环。可以采用两个单独的检查环3，每个检查环只有一个传感器阵列。即使对于管道，也不一定需要使用检查环3。对于板，可以使用合适的传感器平面阵列，即，不使用环。

所述导波仪器4包括能够产生具有适当频率的rf信号18的信号发生器(未示出)，通常为几十千赫(khz)，并且具有合适的模型，例如，举个例子，一个k周期的窗口音调脉冲，其中k是等于或大于1的正数，优选整数或半整数，优选取范围3≤k≤10中的值，其中，一个合适的窗口函数可以是高斯函数。所述信号发生器(未显示)将射频信号18发送至接收传感器12，接收传感器12将信号18转换为管壁2中的导波。

所述接收传感器12将接收到的导波转换为电信号19。所述接收传感器12将电信号19发送到信号接收器(未示出)。所述信号接收器(未示出)可以包括放大器(未示出)和产生电信号19的数字化信号的模数转换器(未示出)。

所述导波仪器4和信号处理系统5可以集成到某个独立的单元中。所述信号处理系统5可以采用笔记本电脑、平板电脑或其他形式的便携式计算机的形式。所述信号处理系统5可以远程定位，例如在服务器场中，经由通信网络6连接到系统的其余部分，通信网络6可以包括例如因特网。合适的导波仪器的例子包括g4mini(全)、wavemakerg4、gpims迷你收集器和guidedultrasonicsltd.(英国伦敦)提供的其他仪器。

参照附图2，所述信号处理系统5由计算机系统20实现，计算机系统20包括至少一个处理器21、存储器22和由总线系统24互连的输入/输出模块23。所述系统20可以包括图形处理单元25和显示器26。所述系统20可以包括诸如键盘(未示出)和指针设备(未示出)之类的用户输入设备27、网络接口28和存储器29，例如以硬盘驱动器和/或固态驱动器的形式。所述存储器29存储导波测试软件30、测量数据31和基线数据32以及补偿曲线33。如果导波仪器4和信号处理系统5位于同一位置(例如，信号处理系统5采用直接连接到仪器4的笔记本电脑的形式)或集成到单个单元中，则计算机系统20可用于控制导波仪器4，因此存储器20可包括导波测试软件(未显示)。

结构监测系统的一个例子可以参见d.n.alleyne等.“利用导波对化工厂管道进行快速远程检测”，aip会议记录，第557卷，第180至187页(2001年)，该部分内容通过引用并入本文。

所述系统1可用于检查管道2，以在脉冲回波模式下使用导波13、14检测和/或监测管道2中裂纹、腐蚀和其他缺陷(未显示)的发展。

温度补偿法

一种补偿相干噪声中温度变化的方法可以应用于被测信号，所述被测信号优选为在补偿温度相关的波速后的测量信号的形式，例如使用j.b.harley和j.m.f.moura在“超声最佳温度补偿的尺度变换信号处理”(同上)中描述的过程，或者独立分量分析(ica)等信号处理技术所产生的特征。参见c.liu等.“用于实际结构健康监测应用中损伤检测评估的接收器工作特性的有效产生”，英国皇家物理工程科学学会学报，第473卷(2017)，该部分内容已通过引用的方式并入本文。当然，也可以使用其它形式的信号处理，例如奇异值分解。

参考图3，以下将描述补偿相干噪声中与温度相关的变化的方法。

所述方法通常分为两个阶段(或“阶段”)，即校准阶段(步骤s1至s3)和监测操作阶段(步骤s4至s7)。

在校准阶段，导波仪器4获得n组波形数据集，该n组波形数据集指示了在初始状态下、在温度范围tlow–thigh内的不同时间和不同温度下生成的信号通过结构2(例如管道)的传播(步骤s1)，这就是所谓的“基线”。波形数据集的数量越多，基线越精确，优选n≥2且更优选n＞10。在初始状态下，所述结构被视为无缺陷。如果在获取这些波形之前或期间已经存在缺陷，则该方法不会给出预先存在的缺陷的指示，但仍然能够检测到基线之后发生的进一步的损伤增加。可选地，所述导波仪器4可以针对所选信号s1应用基线信号的时间拉伸温度补偿(步骤s2)。例如，这可以通过应用j.b.harley和j.m.f.moura在“超声最佳温度补偿的尺度变换信号处理”(同上)中描述的方法来实现，该方法可以用于在不同波形上更好地对准信号样本，其中每个信号样本对应于结构2中的特定位置。所述信号处理系统5为沿结构2的每个位置d计算一组信号幅度-温度曲线33(步骤s3)，这是通过使用适当的拟合曲线(如某阶多项式)拟合基线数据来实现的，在一些实施例中，导波仪器4可以计算沿结构2的每个位置d的信号幅度-温度曲线33的集合。

在监视操作阶段，当结构2在某个温度ti下处于未知状态时，导波仪器4获取波形si(步骤s4)，温度ti可能在tlow≤ti≤thigh的范围内，如果温度ti超出基准温度范围，则精度将取决于拟合曲线外推的精度。在未知状态下，损坏可能发生在一个或多个位置。

所述导波仪器4如果应用于基线信号，则可以相对于先前选择的信号s1到si应用于基线信号的相同时间拉伸补偿算法(步骤s5)，导波仪器4通过观察每个信号样本处的残差来评估结构2中是否存在显著变化(步骤s7)，例如，可以使用大于在校准阶段随时间看到的残余或分量幅度(即噪声)的变化作为阈值。

所述导波仪器4继续获取新信号，以连续监测结构完整性(步骤s4至s7)。稍后将更详细地解释信号分解处理算法，例如独立分量分析和/或其他信号处理，例如温度补偿，可以在执行降噪处理之前应用于采集的波形。

信号幅度温度补偿

参照图1至图4，以下将描述补偿相干噪声中的温度依赖性变化的方法的应用的第一示例。

在本实施例中，管道监控系统1安装在8英寸、40号管2上，并设置为使用频率集中在25.5khz的t(0,1)模式。发送信号13是8周期的音调脉冲。使用传感器3的位置作为参考，在感兴趣的方向上，管道长度为4.5m，在1.5m处有一个焊缝(未显示)。第379次测量后，在2.5m处人为引入缺陷，并逐渐加深。由于缺陷的存在，横截面积损失百分比如图8所示。

在图4中，使用j.b.harley和j.m.f.moura在“超声最佳温度补偿的尺度变换信号处理”(同上)中描述的过程，将信号归一化为端管反射，并拉伸以补偿与温度相关的波速。通过使用t(0,1)波速将样本数转换为与传感器3的距离。参考图5，管道2进行加热和冷却循环。图5显示了传感器位置的测量温度与测量值之间的关系，温度在14℃到40℃之间波动。

参考图6，显示了在36℃和20℃温度下记录的两个信号的放大图，即标准化信号振幅随传感器3距离d的变化。图6显示了两种情况下相干噪声的差异，可以推断，在1.5m处焊接之前，噪声主要是由周向模式引起的，焊接后，慢弯曲模和纵模对相干噪声的作用也存在。本发明所描述的方法能够在不采用任何现有技术的情况下补偿该噪声和实现下文所公开的其它现象。

如前所述，有一个假设，即对于前n次测量(即基线)，2号管道中不会出现损伤增长。相反，如果在获取基线的过程中，某些损伤确实增加，则与其发生相关的趋势可能会被消除，但在基线之后发生的进一步损伤增加仍会被检测到，在本发明中，不要求管道在其初始状态下完好无损，只需要没有出现明显的新损伤的增长。在本发明中，优选在被监测管道2正常运行期间预期的温度范围内进行基线测量，如果温度超过此范围，则可以从分析中排除超出范围的测量。

参考图4、7a和7b，对于管道沿线的每个位置(即，d＝d0、d1、d2、…、dn)，通过拟合可用的基线数据计算振幅对温度的补偿曲线330、331、332、…、33d。每条曲线33的目标是量化管道在该特定位置和基线范围内每个温度值的原始条件下的预期信号幅度。如果无法测量温度，也可以使用其他间接测量温度的方法，例如采用j.b.harley和j.m.f.moura在“最佳超声温度补偿的尺度变换信号处理”(同上)所述的过程计算的拉伸因子。

一旦计算了拟合曲线330、331、332、…、33d，它们就可以用来从每个取样点(即管道上的位置)的测量振幅中减去相关温度下相关曲线规定的量，此过程称为“振幅补偿”。

图7b和7c以及图8b和8c显示了补偿前后两个不同位置(即d＝1.83m和d＝2.71m)的振幅与测量值的关系曲线。在每种情况下，测量值1到145作为基线。图7a至7c所示为1.83m处的样本，该样本仍以焊缝34反射的尾部为主(图4)，而图8a至8c所示为2.71m处的样本，预计在第380次测量引入缺陷后，该样本将呈现缺陷的反射。

如图7a和8a的相应图例中所述，对于每个样本的可用数据，选择三次多项式进行最佳拟合(即，最小二乘最佳拟合)，可以使用不同次数的多项式或不同类型的拟合曲线。

图7b、7c、8b和8c显示了所考虑的两个采样点(位置)随时间的振幅变化，比较了应用振幅补偿前可用的趋势和应用振幅补偿后获得的趋势。温度分布也与这些趋势叠加，以显示在应用振幅补偿之前，振幅如何随温度的强相关性而波动。相比之下，在执行补偿后，波动基本上受到抑制。图7c中产生的振幅历史显示了管道无缺陷区域的平坦趋势，而图8c中的振幅历史显示了单调增加的趋势，这与指示已知缺陷增长的曲线图(测量值380和456之间大致呈线性增长)非常一致。

在独立分量分析处理中的应用

补偿也可以应用于由专门的信号处理技术(例如ica)产生的特征，在处理ica结果时，振幅补偿应用于与每个分量相关联的权重函数，事实上，权重函数代表了特定分量在测量范围内的趋势。

参照图9a-9d和图10a-10d，以下将描述对图4所示的信号处理从ica的应用获得的两个分量的示例。

图9a显示了一个部件，其能量位于焊接后的管道无缺陷区域(图7中考虑的取样点附近和周围)。如上所述，对于基线区域中的权重函数中可用的数据，选择3度多项式作为最佳拟合(在最小二乘意义上)，该数据再次被选择包括测量值1至145。图9c和9d所示的结果类似于图7b和7c所示的结果。类似地，图10a显示了其能量代表缺陷反射的组件，并且该组件与选择用于生成图8的采样点位于同一区域。同样，图10c和10d所示的结果与图8b和8c所示的结果非常一致。

传感器频率响应变化补偿

传导系统通常在接近共振的情况下工作，因为这会产生更高的振幅。然而，缺点是它们的频率响应可能对温度敏感。例如，图4显示了压电系统的结果，在压电系统中，当用8个周期的开窗音调脉冲激励时，传感器产生的信号明显有8个以上的周期，并有拖尾现象。由于lcr电路的有效存在，emat系统也有类似的效果。在图6中还可以观察到与温度相关的共振行为，其中在20℃下记录的信号中来自焊缝的反射总能量高于36℃下的反射能量。特别地，这种与温度有关的共振行为通常有三种不同的同时发生的效应，即不同的信号峰值幅度、峰值后信号尾的不同长度和信号相移。这三种效应中的每一种都能在不同温度下的测量中产生信号振幅变化。本发明所描述的方法还可以补偿这三种影响，因为它们引起的振幅变化在任何给定温度下有规律地重复。事实上，图7和图9显示了焊缝反射尾部内样本和ica分量的趋势，显示了如何成功抑制这些影响。

衰减效应

导波监测系统的某些应用受到强信号衰减的影响，而强信号衰减通常与温度有关。例如，在涂有粘性层(如沥青)的管道上安装t(0,1)模式进行管道检查。每个dac曲线都是距离的指数函数，可以通过对已知特征(如焊缝)的反射施加类似的振幅来构造。此过程可能不会产生准确的结果，因为可能缺少已知特征和/或每次信号通过特征时都会损失一些能量，需要正确地将其视为dac中的下降。量化这些下降是非常重要的。尽管如此，本发明所描述的补偿过程也补偿依赖于温度的衰减，而不需要计算dac曲线(尽管从实际的观点来看，倾向于计算至少一个dac曲线来校准测试)。在(人为地)破坏数据集以模拟温度相关衰减的影响(因为被测试的未涂层管道实际上不受衰减的影响)之后，可以使用上述的相同数据集来显示这一点。具体地说，每个信号乘以以下形式的指数函数：

f(d,t)＝e^-α(t).d(2)

其中，t表示温度，d表示到传感器的距离，α(t)表示一个任意选择的阻尼系数，但它随温度的升高而线性增加。

图11a至11f通过将其应用于分别在36.7℃和13.6℃温度下记录的测量1和145来说明该过程，两个信号中的每一个首先乘以其衰减曲线，得到图11c和11d中所示的信号，然后归一化为图11e和11f中所示的末端管道反射。由于模拟衰减(例如，焊缝反射在1.5m处)，信号振幅产生了实质性差异。

图12显示，将补偿过程应用于ica分量的权函数(由在新形成的数据集上计算的ica得到)，其能量与先前认为生成图9的能量接近，成功地抑制了由衰减引起的振幅变化。

信号拉伸引起的频率偏移补偿

在处理不同eocs下的测量时，第一步通常是补偿与温度相关的波速。一种典型的方法是计算一个拉伸因子，该因子用于拉伸或压缩每个信号，从而在不同温度下进行的测量中获得均匀的波速值。例如，j.b.harley和j.m.f.moura在“最佳超声温度补偿的尺度变换信号处理”(同上)中描述的用于获取图4中绘制的信号的方法。

当处理大范围的温度变化(这反过来会导致相当不同的波速)时，一个特别相关的问题是，拉伸/压缩信号在不同的温度下往往表现出较低/较高的频率，当绘制每个样本随时间变化的振幅趋势时，这个频率显示为波动，由于这些波动在任何给定温度下有规律地重复，因此本文所描述的补偿过程也可以补偿这种影响。然而，这在诸如上述的数据集上难以理解为其中该效应与上文所述的共振效应相结合。

因此，创建一个模拟数据集来隔离由于信号拉伸而产生的频率偏移的期望效果，这样的数据集代表一个大约4.4米长的管道，其唯一特征是末端管道反射为25.5khz的8周期音调脉冲，因此忽略了由于共振引起的任何修改。通过对实验数据集中不同温度下测得的不同信号施加波速值，保持了与上述实际实验中相同的温度分布。

图13a显示了信号拉伸后所有模拟测量的叠加，而图13b-c显示了测量1和145的端管反射放大图，清楚地说明了信号拉伸引起的频率偏移。

图14通过显示距离为4.49m的采样点的情况说明了该过程如何成功地消除这种影响，该距离大致在末端管道反射的第三个周期内。该图还显示了在应用振幅补偿之前，测量的振幅如何与温度分布严格一致地变化，而补偿的振幅趋势基本上是水平轴上的一条平线。

关于限制的说明

应当理解的是，可以对上述实施例进行各种修改。此类修改可能涉及设计、制造和使用导波检查系统及其部件中已经已知的等效特性和其他特性，并且可使用这些特性，而不是本文件中已经描述的特征或特征。一个实施例的特征可以被另一实施例的特征替换或补充。

在上述示例中，描述了基于温度变化的处理。但是，可以使用其他环境条件，例如负载和管道内容物，以及它们的组合。

应当理解的是，结构可能会受到许多不同类型的变化循环，温度变化的示例不受限制。

并非信号中的所有振幅值都需要如本文所述进行处理，例如，可以处理振幅值的子集(或“数据点”)，这有助于减少所需的计算资源量和/或提高处理速度。数据点的子集可以采取与结构的关注区域相对应的数据点的子范围的形式，子集可以通过每n个振幅值(其中n是正整数，例如2、3或4)采样获得。

尽管权利要求书在本申请中已针对特征的特定组合进行了阐述，应当理解，本发明的公开的范围还包括本文公开的任何新颖特征或特征的任何新颖组合，或者其任何概括，无论是否与任何权利要求中当前所称的发明有关，以及是否减轻了与本发明相同的任何或全部技术问题。申请人在此声明，在本申请或由此派生的任何进一步申请的实施过程中，可以针对这些特征和/或这些特征的组合提出新的权利要求。