Page 56 - 无损检测2024年第八期

杨志军，等：

钢丝绳芯传送带损伤的漏磁检测

到的传送带缺陷漏磁场信号转化成电压信号，信号
曲线如图12所示。

图 13 滑动平均降噪后的信号波形
由图13可以看出，滑动平均降噪只减少了原始
图 12 钢丝绳芯传送带缺陷的漏磁检测信号波形 信号中的股波噪声，而对检测中震动产生的噪声的
消除效果并不明显。所以在滑动平均降噪的基础上，
由图12可以看出，传送带断股缺陷和磨损缺陷
笔者进行小波降噪。小波变换基本原理是根据复杂
的径向分量信号特征与有限元仿真结论一致，均为
信号特征，通过伸缩、平移等尺度变换将其分解为不
正弦弧线，有一个波峰和一个波谷，且随着截面损失
同的子信号，通过分析子信号的特征就能够研究复
率和磨损半径的增大信号幅值也增大。
杂信号的局部特征。在使用小波变换的过程中，最
4 传送带缺陷信号的降噪 重要的一步就是小波基的选取，一般要针对具体处
理的信号选取一个最优小波基 [12] 。根据目标信号正
4.1 噪声信号的种类
交性、紧支性、对称性等特性选用Db2小波基函数进
从图12中可以看出，这些缺陷特征为缺陷类型
行降噪处理 [13] ，用滤波后的小波系数进行重构。进
的识别提供了要素。但是波形中出现了过多的“毛
行信号降噪处理的过程中，阈值的选取对降噪的效
刺”，且缺陷5（磨损缺陷）信号特征比较模糊，会影
果亦起到关键的作用。笔者利用Db2小波基函数进
响信号特征的提取。造成上述问题的主要原因是存
行小波变换降噪后的信号波形如图14所示。
在噪声信号，包括以下3种噪声。
（1）股波噪声：传送带中的钢丝绳由各个绳股
围绕绳芯缠绕而成，绳股之间无法完全地贴合在一
起，励磁后绳股之间会产生漏磁场，从而干扰缺陷信
号识别。
（2）传送带摆动噪声：传送带运行中会发生摆
动，由于摆动是复杂且没有规律的，所以可近似看作
白噪声 [11] 。
（3）高频噪声：指检测过程中较高的采样率以
及试验现场产生的高频随机噪声。 图 14 小波降噪后的信号波形
4.2 缺陷信号的降噪 从图13，14中可以看出，无论单独采用哪一种
信号降噪的主要方法有滤波器技术、小波变换、 降噪方式，处理后的信号波形都无法达到预期效果，
奇异值分解、滑动平均滤波等。但单一的方法都有 所以将两种降噪方法进行结合，先采用阶数为2的
一定的局限性，无法取得很好的降噪效果。笔者采 滑动平均降噪，再进行3层小波分解软阈值量化降
用小波变换与滑动平均相结合的降噪方式。滑动平 噪。小波降噪与滑动平均降噪相结合的降噪波形如
均降噪可采用递推形式来计算，快速并且便于处理 图15所示。
非平稳数据。与传统简单的平均法相比，这种方法 由图15可以看出，采用2种方式相结合降噪后的
更关注近期的数值，或对近期数值赋予更大的权值， 波形完全消除了信号中的“毛刺”现象，同时较为明
以防止信号出现失真情况，采用较小阶数3对信号 显地消除了信号中传送带震动引起的噪声，波形变得
进行处理。滑动平均降噪后的信号波形如图13所示。 光滑，并且未造成较大的失真，基本上保持了原有的
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2024 年 第 46 卷 第 8 期
无损检测