Мінімізація похибок дискретної вейвлет-фільтрації сигналів при ультразвукових вимірюваннях і контролі

Автор(и)

  • Юрій Тараненко Приватне підприємство “Лікопак”, вул. Качалова, 1, 49005, Дніпро, Ukraine
  • Руслан Мігущенко Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут”, вул. Кирпичова, 2, 61002, Харків, Ukraine
  • Ольга Кропачек Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут”, вул. Кирпичова, 2, 61002, Харків, Ukraine
  • Григорій Сучков Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут”, вул. Кирпичова, 2, 61002, Харків, Ukraine
  • Юрій Плєснецов Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут”, вул. Кирпичова, 2, 61002, Харків, Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.24027/2306-7039.4.2021.250433

Ключові слова:

ультразвукові вимірювання; контроль; дефектоскопія; ультразвуковий імпульс; завади; дискретна вейвлет-фільтрація; вейвлет-розкладання; порогова функція; коефіцієнти деталізації; похибка фільтрації

Анотація

Розглянуто методи мінімізації похибок дискретної вейвлет-фільтрації сигналів ультразвукових вимірювачів. Для цього генеруються спеціальні модельні сигнали, що містять різні вимірювальні імпульси. Для генерації імпульсів було використано функцію psi вейвлета Daubechies 28. До згенерованих імпульсів додаються завади. Проведено порівняльний аналіз двох алгоритмів фільтрації. Перший полягає в обмеженні величини деталізації коефіцієнтів вейвлет-розкладання на перешкоди сигналу. При цьому визначалося мінімальне значення середньоквадратичної похибки відхилення вейвлет-розкладання сигналу, відновленого на кожному рівні, від початкового сигналу без шуму. Другий алгоритм використовує окремий для кожного рівня вейвлет-розкладання поріг обмеження величини деталізуючих коефіцієнтів, які пропорційні середньоквадратичному відхиленню. Як і в першому алгоритмі, завдання полягає у визначенні рівня вейвлет-розкладання, при якому досягається мінімальна середньоквадратична похибка. Особливістю обох алгоритмів є розширена база дискретних вейвлетів ‒ це сімейства Biorthogonal, Coiflet, Daubechies, Discrete Meyer, Haar, Reverse Biorthogonal, Symlets (всього 106) і порогових функцій garotte, garrote, greater, hard, less, soft (всього 6). У модельній функції використовуються випадкові величини в обох алгоритмах, тому для отримання стабільних результатів застосовано базу усереднення. Наведені особливості побудови алгоритмів дозволили виявити ефективність фільтрації ультразвукових сигналів по першому алгоритму, поданих у вигляді осцилографічних зображень. Застосування окремого порога обмеження числа коефіцієнтів деталізації для кожного рівня дискретного вейвлет-розкладання із застосуванням наведеної бази вейвлет і порогових функцій знизило похибку фільтрації.

Посилання

Klyuev V.V, Ermolov I.N., Lange Yu.V. (Eds.). Nerazrushayushij control: spravochnik [Nondestructive testing: handbook]. Vol. 3: Ultrazvukovoj kontrol [Ultrasonic testing]. Moscow, Mashinostroenie, 2004. 864 p. (in Russian).

Sudakova K.V., Kazyukevich I.L. O povyshenii effektivnosti kontrolya kachestva metallurgicheskoy produktsii [On improving the efficiency of quality control of metallurgical products]. V mire nerazrushayushchego kontrolya, 2004, no. 3. pp. 8–10 (in Russian).

Semerenko A.V. Primeneniye EMAP dlya kontrolya korrozii i erozii paronagrevateley kotelnykh ustanovok [Application of EMAP for testing of corrosion and erosion of boiler steam boilers]. Territoriya NDT, 2014, no. 1, pp. 42–43 (in Russian).

Suchkov G.M., Petrishchev O.N., Globa S.N. Teoriya i praktika elektromagnitno-akusticheskogo kontrolya. Chast 4. Eksperimentalnyie issledovaniya vozmozhnostey ultrazvukovogo kontrolya EMA sposobom: monografiya [Theory and practice of electromagnetic-acoustic control. Part 4. Experimental studies of the possibilities of ultrasonic testing of the EMA method]. Kharkiv, Shchedra sadyba plius, 2015. 104 p. (in Russian).

Serkov A., Breslavets V., Tolkachov M., Churyumov G., Issam Saad. Noise-Like Signals in Wireless Information Transmission Systems. Advanced Information Systems, 2017, vol. 1, no. 2, pp. 33–38.

Taranenko Yu.K. Effektivnost ispolzovaniya vejvlet-preobrazovanij pri filtraczii shumov v signalakh izmeritelnykh preobrazovatelej [The efficiency of using wavelet transforms for filtering noise in the signals of measuring transducers]. Izmeritelnaya tekhnika, 2021, no. 2, pp. 16–21 (in Russian). doi: https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2021-2-16-21

Petrov D.V., Rinkevich A.B., Smorodinskij Ya.G. Vejvletnaya filtracziya signalov ultrazvukovogo defektoskopa [Wavelet filtering of ultrasonic flaw detector signal]. Defektoskopiya, 2002, no. 12, pp. 3–20 (in Russian).

Petrov G.A., Shuranov E.V. Praktika ispolzovaniya vejvlet-analiza v defektoskopii: uchebnoe posobie [Practice of wavelet analysis in defectoscopy: handbook]. SPb, Balt. gos. tekhn. un-t, 2012. 65 p. (in Russian).

Yang Guang, Zhang Qi, Que Peiwen. Adaptivnaya veyvlet-paketnaya dekompozitsiya, osnovannaya na algoritme soglasovannogo presledovaniya i yeye primeneniye v ultrazvukovom kontrole [Matching Pursuit-Based Adaptive Wavelet Packet Atomic Decomposition Applied in Ultrasonic Inspection]. Defektoskopiya, 2007, no. 1, pp. 80–87 (in Russian).

Wang Yu. Ultrasonic Flaw Signal Classification using Wavelet Transform and Support Vector Machine. TELKOMNIKA Indonesian Journal of Electrical Engineering, 2013, vol. 11, no. 12, pp. 7539–7547. doi:10.11591/telkomnika.v11i12.3673

Voskobojnikov Yu.E., Krysov D.A. Vejvlet-filtracziya shumov razlichnoj statisticheskoj prirody [Wavelet filtering of noises of different static nature]. Sovremennye naukoemkie tekhnologii, 2018, no. 6, pp. 50–54.

Journal of Open Source Software, vol. 4, 36, id. 1237. URL: https://dblp.org/db/journals/jossw/index.html (accessed 06.07.2020)

Voskobojnikov Yu.E., Gochakov A.V., Kolker A.B. Filtraczii signalov i izobrazhenij: Fure i vejvlet-algoritmy (s primerami v Mathcad): monografiya [Signal and image filtering: Fourier and wavelet algorithms (with examples in Mathcad): monograph]. Novosibirsk, NGASU (Sibstrin), 2010. 188 p.

Опубліковано

2021-12-30

Номер

Розділ

Статті