Page 80 - 无损检测2024年第六期

顾建平，等：

基于 VMD-HT 和深度学习的流噪环境腐蚀损伤声发射识别模型

样频率为 1 kHz~10 MHz。使用的传感器型号为
R3I-AST，其最大峰值灵敏度为120 dB，谐振频率为
10~40 kHz。
试验过程中，利用水泵为管道内部介质提供动
力，模拟管道运行过程中内部介质运动产生的流动
噪声。无缝钢管材料为20钢，其直径为32 mm，管
壁厚为3 mm。在管壁上预制圆锥形凹槽，凹槽直径
为4 mm，深为2 mm，用于滴加浓度为10%的盐酸
溶液。声发射传感器安装在距凹槽10 cm处， 与声发
射信号采集系统相连，用于输出声发射信号。 图 4 离心泵空转及不同流量下的声发射信号
为了获取流动噪声声发射信号、腐蚀声发射信 功率谱
号以及流噪腐蚀混合声发射信号，试验划分为3个 噪声的能量逐渐增大，但频率分布基本一致。因此，
阶段。 后续试验主要在流量为1 000 L · h -1 的环境下采集
（1）预制凹槽中不滴加腐蚀液，开启水泵使管 流噪腐蚀混合信号。

内水流动，采集流动噪声声发射信号，采集时长为 试验过程中采集的3类声发射信号的时域波形
1 h。 与时频图谱如图5所示。由图5可见，没有噪声干扰
（2）关闭水泵，在预制凹槽中滴加盐酸溶液，采 时的腐蚀信号呈现突发型声发射信号特性，并且腐

集腐蚀声发射信号，采集时长为1 h。 蚀信号中出现了两种不同类型的波段，其中I波段的
（3）在预制凹槽中重新滴加盐酸溶液，打开水 上升时间约为0. 1 ms，持续时间约为0. 8 ms，最大

泵，在管内水流动状态下采集腐蚀声发射信号，采集 幅值为3 mV，中心频率为30 kHz；II波段的上升时
时长为1 h。 间约为0. 2 ms，持续时间约为0. 4 ms，最大幅值为
2.2 原始信号分析 2 mV，中心频率为20 kHz。这表明金属腐蚀过程中
管内介质流速不同时，各流量下的流动噪声功 的声发射信号并非由单一声源产生，与已有的研究
率谱如图 4 所示。由图 4 可见，流动噪声的信号能 结果相一致 [10] 。流动噪声为典型的持续型声发射信
量主要由频率为 15~45 kHz的分量组成，并存在 号，相较于腐蚀信号，其频带更广。除了频带上的重
60~80 kHz的次要能量频带，随着流量的增大，流动 合之外，流动噪声的声发射信号能量也大于腐蚀声

图 5 3 类声发射信号的时域波形与时频图谱
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2024 年 第 46 卷 第 6 期
无损检测