一种用于垃圾焚烧发电的钢管混凝土柱密实度检测方法与流程

本技术涉及密实度检测，具体涉及一种用于垃圾焚烧发电的钢管混凝土柱密实度检测方法。

背景技术：

1、钢管混凝土柱是最常见的混凝土构件之一，被广泛应用于各式建筑中，由于混凝土材料在凝结和硬化的过程中会发生收缩，进而会导致钢管混凝土柱内部产生各种缺陷，这些缺陷往往会对钢管混凝土柱的承载力产生一定的影响，因此需要在不损坏钢管混凝土柱的前提下对其内部进行密实度检测，于是无损检测技术也逐渐发展了起来。

2、超声波检测是一种现代物理技术，作为无损检测的一种方法，因其方便、快捷、费用低且不受混凝土构件尺寸和形状的限制等优点，被广泛应用于钢管混凝土柱的无损检测当中，最后再结合tr-music（time reversal-multiple signal classification）算法进行超声成像，快速获得钢管混凝土柱内的缺陷情况。然而此算法虽成像分辨率高、计算速度快，但对噪声的敏感程度很高，而钢管混凝土柱中除了电磁干扰、振动干扰和温度干扰等因素产生的电噪声外，混凝土本身密度较低，能量衰减大，内部包含各种改尺寸的沙石骨料和杂质，结构复杂，且声阻抗低，与空气和探头之间的匹配度较差，会导致声波反射和衍射较强，进一步增强了噪声的干扰，导致无损检测技术对钢管混凝土柱进行密实度检测时，检测精度较低的问题，因此，对于钢管混凝土柱的超声波信号采用滤波算法进行去噪过程中，滤波窗口大小设置过大，则可能会丢失有效信息，滤波窗口大小设置过小则可能会导致去噪效果较差，最终导致有效信息与噪声难以分辨，降低检测精度。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，提供一种用于垃圾焚烧发电的钢管混凝土柱密实度检测方法，以解决现有的问题。

2、本技术解决技术问题的方案是提供一种用于垃圾焚烧发电的钢管混凝土柱密实度检测方法，包括以下步骤：

3、获取钢管混凝土柱中每个测点各时刻的超声波信号；

4、将每个测点所有时刻的超声波信号划分为多个时间段；根据每个测点的各时间段内超声波信号的波峰峰值的差异变化，以及波峰之间间隔时间的差异变化情况，确定每个测点各时间段的波峰变化系数；

5、分析不同时间段之间超声波信号在频域内变化的差异情况，确定每个测点的各时间段的频域偏移系数；基于所述波峰变化系数和所述频域偏移系数，得到每个测点的各时间段的噪声干扰指数；

6、根据每个测点的不同时间段内超声波信号的波动差异情况，以及超声波信号的波峰变化的混乱程度，确定每个测点的各时间段的有效信息包含度；

7、基于所述噪声干扰指数和所述有效信息包含度，确定每个测点的各时间段的滤波窗口尺寸；采用滤波算法对每个测点的各时间段的超声波信号进行去噪，并通过超声成像技术，获得每个测点的二值化图像，对钢管混凝土柱进行密实度检测。

8、优选的，所述确定每个测点各时间段的波峰变化系数，包括：

9、采用峰值检测算法，获取每个测点的各时间段内所有时刻超声波信号的所有波峰，记为每个测点的各时间段的信号波峰；

10、计算每个测点各时间段的每个信号波峰与前一个信号波峰的时间间隔，作为每个测点各时间段的每个信号波峰的间隔时长；

11、计算每个测点各时间段的所有信号波峰的方差，记为第一方差；将每个测点各时间段的所有信号波峰的所述间隔时长的方差与所述第一方差的乘积，作为每个测点各时间段的波峰变化系数。

12、优选的，所述确定每个测点的各时间段的频域偏移系数，包括：

13、对每个测点的各时间段的所有时刻超声波信号进行频域分析，获得每个测点各时间段的频谱图；

14、采用峰值检测算法，获取所述频谱图中所有波峰，记为每个测点的各时间段的幅值波峰；

15、将每个测点的各时间段的所有幅值波峰的最大值对应的频率，作为每个测点的各时间段的基频频率；

16、采用包络线提取算法，获取每个测点的各时间段的所述频谱图的包络线数量；

17、将每个测点的各时间段与其余所有时间段之间基频频率的差异的均值，作为每个测点的各时间段的基频差异；

18、将每个测点的各时间段与其余所有时间段之间包络线数量的差异的均值，作为每个测点的各时间段的包络线差异；

19、将所述基频差异与所述包络线差异的和，作为每个测点的各时间段的频域偏移系数。

20、优选的，所述每个测点的各时间段的噪声干扰指数为所述波峰变化系数和所述频域偏移系数的乘积。

21、优选的，所述确定每个测点的各时间段的有效信息包含度，包括：

22、分析每个测点的不同时间段之间超声波信号波动的差异程度，以及频谱图中包络线对应幅值的差异程度，确定每个测点的各时间段的一致性系数；

23、计算每个测点的各时间段内所有信号波峰的信息熵；将每个测点的各时间段内所有幅值波峰的方差与所述信息熵的和，作为每个测点的各时间段的信号混乱度；

24、将所述一致性系数与所述信号混乱度的比值，作为每个测点的各时间段的有效信息包含度。

25、优选的，所述确定每个测点的各时间段的一致性系数，包括：

26、将每个测点的各时间段与其余所有时间段之间的超声波信号的差异的和，作为每个测点的各时间段的信号波动差异；

27、将每个测点的各时间段的频谱图中所有包络线幅值的最大值，作为每个测点的各时间段的最大包络幅值；

28、将每个测点的各时间段与其余所有时间段之间的最大包络幅值的差异的和，作为每个测点的各时间段的信号幅值差异；

29、将所述信号波动差异与所述信号幅值差异的和的倒数，作为每个测点的各时间段的一致性系数。

30、优选的，所述每个测点的各时间段的滤波窗口尺寸为：，其中，为第个测点的第个时间段的滤波窗口尺寸，为第个测点的第个时间段的窗口调整因子，为预设第一阈值，为预设第二阈值，表示计算最大值，为向上取整函数。

31、优选的，所述窗口调整因子为所述噪声干扰指数与所述有效信息包含度的比值的归一化结果。

32、优选的，所述获得每个测点的二值化图像，包括：

33、采用超声成像算法，对每个测点的所有时间段内去噪后的超声波信号进行成像，获得每个测点的超声形貌图；

34、对每个测点的超声形貌图进行二值化处理，获得每个测点的二值化图像。

35、优选的，所述对钢管混凝土柱进行密实度检测，包括：

36、将每个测点的二值化图像与数据库中获取的标准二值化图像进行匹配，获得每个测点的二值化图像的匹配值；获得所有测点的二值化图像的匹配值的分割阈值；

37、若所述匹配值小于等于分割阈值，对应测点处的钢管混凝土柱存在缺陷，否则，对应测点处的钢管混凝土柱不存在缺陷。

38、本技术至少具有如下有益效果：

39、本技术根据每个测点的各时间段内超声波信号的波峰峰值的差异变化，以及波峰之间间隔时间的差异变化情况，确定每个测点各时间段的波峰变化系数，分析不同时间段之间超声波信号在频域内变化的差异情况，确定每个测点的各时间段的频域偏移系数；得到每个测点的各时间段的噪声干扰指数，其有益效果在于分析了超声波信号的波峰变化差异以及在频谱图中波峰变化差异，以反映超声波信号的波峰波动的差异程度，进而反映各时间段的超声波信号受噪声干扰的情况，从而衡量对超声波信号进行去噪的力度；根据每个测点的不同时间段内超声波信号的波动差异情况，以及超声波信号的波峰变化的混乱程度，确定每个测点的各时间段的有效信息包含度，其有益效果在于考虑了采集超声波信号过程中产生的反射信号所包含的有效信息，以便后续通过包含的有效信息量确定滤波窗口的尺寸，以避免丢失过多的有效信息；确定每个测点的各时间段的滤波窗口尺寸；采用滤波算法对每个测点的各时间段的超声波信号进行去噪，并通过超声成像技术，获得每个测点的二值化图像，对钢管混凝土柱进行密实度检测，其有益效果在于分析超声波信号受干扰的情况以及包含的有效信息量，对滤波算法的滤波窗口进行调整，从而在保证信息有效性的情况下提高对超声波信号的去噪效果以及钢管混凝土柱进行超声成像的精确度，提高钢管混凝土柱密实度检测的准确性。