指纹技术论文提纲

论文题目：直流电压降指纹技术缺陷识别与判断研究

摘要：石油管道作为当前石油、天然气运输的重要运输方式之一,其建设规模和里程数不断发展和提高,由此带来的管道安全问题不容忽视;内壁腐蚀作为管道失效的主要原因之一,对其的准确检测与实时监测是非常必要的。直流电压降指纹技术作为一种对埋地管道、海底管道、高温高压设备等非常有效的监测技术手段,越来越得到国内外的认可;但该技术在国内起步晚、被国外公司所垄断的现状大大限制了其在国内的推广发展,因此本课题提出对直流电压降指纹技术的缺陷识别和判断技术进行研究。本课题采用数值模拟和实验研究相结合的方法,研究直流电压降指纹技术对缺陷的识别与判断。基于直流电压降指纹技术,建立管道的电场模型,设计和加工了含缺陷平板试样,利用研发的缺陷监测系统装置,测量缺陷的电势差矩阵数据,电势差矩阵数据是对缺陷进行识别与判断的唯一性依据,因此需要分析缺陷导致的电场分布,并对影响电流重分布效应的缺陷尺寸、缺陷位置、环境温度、馈入电流大小和数据采集装置精度等问题进行研究,探究其对电场分布规律的影响。然后基于电势差矩阵数据,采用可视化与支持向量机神经网络的方法对缺陷进行识别与判断。首先,采用电势差矩阵二维图像化处理的方法,实现缺陷的图像化表征,对监测区域内的缺陷进行位置和类型的初步识别;然后利用支持向量机方法对缺陷类型进行预测识别,利用支持向量机和最小二乘支持向量机方法以及粒子群算法和遗传算法的参数寻优,对坑蚀和裂纹缺陷类型的分类识别模型进行训练和验证,并对实测的缺陷数据进行缺陷类型预测识别的测试分析。设计图形界面窗口GUI将本文研究的主要内容进行整合实现,包括电势差矩阵图像化、缺陷特征数据提取及缺陷特征因子计算、分类识别模型训练、验证集验证分类模型及对测试数据的类型预测分析等。

关键词：管道内腐蚀;直流电压降指纹技术;缺陷图像化;缺陷类型预测识别

学科专业：机械工程

摘要

abstract

第一章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文结构及研究内容

第二章 直流电压降指纹技术原理分析与有限元仿真研究

2.1 直流电压降指纹技术介绍与原理分析

2.2 数值模拟分析与处理研究

2.2.1 三种缺陷类型的简化几何模型

2.2.2 无/含缺陷管道的COMSOL有限元分析过程

2.2.3 管道的平板化处理

2.2.4 电流重分布效应

2.3 本章小结

第三章 数据的分析与处理

3.1 直流电压降指纹技术缺陷监测系统装置组成

3.1.1 电极探针阵列模块

3.1.2 恒流源模块

3.1.3 数据连接及采集模块

3.1.4 数据采集软件

3.2 平板试样模拟缺陷的设计与加工

3.3 平板试样模拟缺陷电势差矩阵测量

3.4 数值模拟与实验数据对比分析

3.5 影响电势差分布规律的因素分析

3.5.1 缺陷尺寸因素分析

3.5.2 缺陷位置因素分析

3.5.3 环境温度的因素

3.5.4 馈入电流大小的因素

3.5.5 数据采集装置精度的因素分析

3.6 缺陷数据图像化处理

3.6.1 不同插值方法及结果分析

3.6.2 考虑位置因素的数据图像化

3.7 本章小结

第四章 缺陷类型的分类识别和判断

4.1 支持向量机

4.2 最小二乘支持向量机

4.3 基于支持向量机与最小二乘支持向量机的缺陷分类

4.4 参数C和 γ的寻优算法

4.4.1 粒子群算法(PSO)

4.4.2 遗传算法(GA)

4.4.3 交叉验证(CV)思想

4.4.4 参数寻优算法流程

4.5 缺陷类型分类的测试

4.5.1 基于PSO和 GA优化的SVM缺陷分类

4.5.2 基于PSO优化的SVM和 LSSVM缺陷分类

4.5.3 对实测数据的预测分类测试

4.6 图形用户界面GUI

4.6.1 设计流程与原则

4.6.2 GUI界面功能与设计任务

4.6.3 GUI静态布局设计与控件属性设置

4.6.4 GUI动态操作及编程实现

4.6.5 GUI测试实测缺陷电势差矩阵

4.7 本章小结

第五章 结论与展望

参考文献

致谢