Techniques avancées de traitement de signaux d’émissions acoustiques pour améliorer la détection de défauts dans des vaisseaux sous pression

Polyakov, Konstantin (2022). Techniques avancées de traitement de signaux d’émissions acoustiques pour améliorer la détection de défauts dans des vaisseaux sous pression. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Le contrôle par émissions acoustiques est une méthode d’inspection bien connue et polyvalente pour la surveillance de l’état de la structure et l’évaluation non destructive de plusieurs types d’équipement de l’industrie pétrochimique, tels que les vaisseaux sous pression, les tuyaux et les réservoirs de stockage. La sensibilité et la fiabilité de la méthode sont affectées par des signaux parasites (bruits de fond) provenant du processus technologique ou de l’environnement.

Ce projet concerne l’étude de l’état de développement de la méthode et des avancements liés au traitement des signaux correspondants. L’objectif étant d’améliorer la qualité et la fiabilité de ces contrôles dans des conditions industrielles de même que l’évaluation et la comparaison de l’efficacité de quatre techniques de filtration.

Les travaux expérimentaux avaient pour but d’enregistrer des signaux d’émission acoustique en présence de bruit du fond naturel. Le banc d’essai est composé d’un système de tuyaux de diamètres allant jusqu’à 6 pouces avec un système qui contrôle la circulation d’un liquide. Le frottement, qui est un autre type de source de bruit, a été créé avec l’application de disque abrasif tournant. Durant les essais, dix signaux provenant d’une source Hsu-Neilsen ont été enregistrés au travers des deux types de bruit de fond mentionnés précédemment.

L’acquisition de signaux a été effectuée avec un capteur piézoélectrique, un préamplificateur et un oscilloscope connecté à un ordinateur. Grâce à une application logicielle maison, ces signaux sans seuillage ont ensuite été enregistrés dans des fichiers pour traitements numériques ultérieurs.

Le traitement des signaux a été effectué grâce à un logiciel comprenant différentes techniques de filtration : des filtres adaptatifs à réponse impulsionnelle finie (FIR) basés sur l’algorithme des moindres carrés récursifs (RLS) ou l’algorithme des moindres carrés moyens (LMS), un filtre variant dans le temps (TVF) basé sur la transformation de Gabor et un filtre par seuillage des ondelettes. L’efficacité de ces techniques de filtration a été évaluée en termes du temps de calcul, du taux de détection des impulsions générés et du rapport signal sur bruit du signal filtré.

Titre traduit

Advanced signal processing techniques to improve detection of defects in pressure vessels by acoustic emission testing

Résumé traduit

Acoustic emission testing is a well-known and versatile inspection method for structural health monitoring and non-destructive evaluation of several components found in the petrochemical industry, such as pressure vessels, pipelines, and storage tanks. The sensitivity and reliability of the method is affected by spurious signals (background noise) from technological processes or the environment.

The project objective concerned the study of the state of development of method and the advancements of signal processing aimed at improving the quality and reliability of control under industrial conditions, and also evaluation and comparison of the efficiency of four filtration techniques.

The experimental work aimed first at recording acoustic emission signals with the presence of natural background noise. The test bench was composed of a system of pipes of diameters up to 6 inches with the system of controlled circulation of liquid. The other type of noise source, friction, was created with the application of the rotating abrasive disc. During the tests 10 signals from Hsu-Neilsen source were recorded with two types of background noise and saved in two files.

Signal acquisition was performed with a piezoelectric sensor, a preamplifier and an oscilloscope connected to the computer. A recording application was developed in the LabVIEW graphical programming environment and contained basic acoustic emission system functions with continuous signal recording to a non-threshold file for further processing.

Signal processing was performed in the application also developed in LabVIEW and included finite impulse response (FIR) adaptive filter techniques with the recursive least squares (RLS) algorithm and least squares means (LMS) algorithms, the time-varying filter (TVF) based on the Gabor transform and the wavelet threshold filter. The effectiveness of these techniques was evaluated by filtration run time, number of signals detected and signal-to-noise ratio of output signal.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Mémoire présenté à l’École de technologie supérieure comme exigence partielle à l’obtention de la maitrise avec mémoire en génie mécanique". Comprend des références bibliographiques (pages 78-82).
Mots-clés libres:	contrôle non destructif, émission acoustique, traitement de signal, filtration de bruit
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Viens, Martin
Codirecteur:	Codirecteur Maldague, Xavier
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie mécanique
Date de dépôt:	14 avr. 2022 17:21
Dernière modification:	14 avr. 2022 17:21
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/2964

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