[發(fā)明專(zhuān)利]一種金屬老化等級(jí)測(cè)量方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810963846.3
• 申請(qǐng)日: 2018-08-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109086547A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董美蓉;黃健偉;陸繼東;陸盛資;余移山
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06F17/50
• 分類(lèi)號(hào): G06F17/50;G01N21/71
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 劉巧霞

本發(fā)明公開(kāi)了一種金屬老化等級(jí)測(cè)量方法，包括步驟：S1、選取多個(gè)定標(biāo)樣品，通過(guò)LIBS系統(tǒng)測(cè)定并采集等離子體發(fā)射光譜數(shù)據(jù)；S2、采用遞歸支持向量機(jī)算法構(gòu)建定標(biāo)分類(lèi)模型并進(jìn)行特征選擇，確定重要特征組合并建立金屬老化等級(jí)定標(biāo)分類(lèi)模型；S3、通過(guò)LIBS系統(tǒng)測(cè)定并采集待測(cè)金屬樣品的等離子體發(fā)射光譜數(shù)據(jù)；S4、根據(jù)S2確定的重要特征組合提取預(yù)測(cè)樣品的特征信號(hào)，并輸入到優(yōu)化的分類(lèi)模型中，得到金屬樣品的老化等級(jí)預(yù)測(cè)值。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)特征變量的篩選并得到相應(yīng)的定標(biāo)模型，提高了LIBS技術(shù)應(yīng)用于金屬老化等級(jí)測(cè)量的精確度和準(zhǔn)確度，并可推廣應(yīng)用到各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域的熱力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)測(cè)量評(píng)估。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬老化等級(jí)測(cè)量領(lǐng)域，特別涉及一種基于小波變換與遞歸特征消除的可實(shí)現(xiàn)金屬老化等級(jí)快速測(cè)量的方法。

背景技術(shù)

金屬管件作為耐熱材料廣泛應(yīng)用于電力、冶金、化工和機(jī)械等行業(yè)的關(guān)鍵大型熱力設(shè)備中。金屬材料性能在高溫高壓的環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間服役會(huì)發(fā)生改變，微觀上主要體現(xiàn)在微觀組織的分布改變，例如晶格內(nèi)碳化物的析出和晶格大小的變化等；宏觀上表現(xiàn)在材料的機(jī)械性能，即其硬度和抗拉強(qiáng)度等性能會(huì)有所下降，最終材料性能不滿足使用要求而導(dǎo)致產(chǎn)生裂紋甚至出現(xiàn)爆管事故，直接影響整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)進(jìn)程的運(yùn)行與效益。這些金屬材料性能逐漸退化的現(xiàn)象被稱(chēng)之為老化。因此，對(duì)金屬老化等級(jí)進(jìn)行測(cè)量對(duì)生產(chǎn)設(shè)備安全運(yùn)行來(lái)說(shuō)具有重大意義。

中華人民共和國(guó)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《DL/T884-2004，火電廠金屬檢驗(yàn)與評(píng)定技術(shù)指導(dǎo)》中指出，定性分析管件的老化程度需要進(jìn)行幾種實(shí)驗(yàn)分析，其中包括組織上的老化，即觀察碳化物析出粒子的粗化及分布形態(tài)變化；脆化分析，即觀察組織特征組成及相應(yīng)的韌性與硬度性能變化；蠕變孔洞損傷，即在指定放大倍數(shù)下觀察管件蠕變損傷的狀況。然而這些分析需要割樣或原位進(jìn)行表面復(fù)型檢驗(yàn)，操作步驟繁瑣而且需要專(zhuān)業(yè)人員實(shí)施，導(dǎo)致分析周期較長(zhǎng)，檢驗(yàn)工作影響正常生產(chǎn)。因此，需要一種能夠?qū)崿F(xiàn)原位、微損傷和快速地分析管件老化等級(jí)的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種金屬老化等級(jí)測(cè)量方法，此方法可實(shí)現(xiàn)特征變量的篩選，提高LIBS(激光誘導(dǎo)擊穿光譜)技術(shù)應(yīng)用于金屬老化等級(jí)測(cè)量的精確度和準(zhǔn)確度。

本發(fā)明的目的通過(guò)以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種金屬老化等級(jí)測(cè)量方法，包括步驟：

S1、選取多個(gè)定標(biāo)樣品，通過(guò)LIBS系統(tǒng)測(cè)定并采集等離子體發(fā)射光譜數(shù)據(jù)；

S2、采用遞歸支持向量機(jī)算法構(gòu)建定標(biāo)分類(lèi)模型并進(jìn)行特征選擇，確定重要特征組合并建立金屬老化等級(jí)定標(biāo)分類(lèi)模型；

S3、通過(guò)LIBS系統(tǒng)測(cè)定并采集待測(cè)金屬樣品的等離子體發(fā)射光譜數(shù)據(jù)；

S4、根據(jù)S2確定的重要特征組合提取待測(cè)金屬樣品的特征信號(hào)，并輸入到優(yōu)化的分類(lèi)模型中，得到金屬樣品的老化等級(jí)預(yù)測(cè)值。

優(yōu)選的，所述步驟S1中的定標(biāo)樣品為經(jīng)過(guò)不同時(shí)效試驗(yàn)或不同服役時(shí)間后老化等級(jí)不同的金屬樣品，所有定標(biāo)樣品的光譜數(shù)據(jù)為n×m維矩陣，其中n為樣品個(gè)數(shù)，m為光譜特征個(gè)數(shù)，即：

優(yōu)選的，利用小波變換對(duì)步驟S1中所得的光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪聲信號(hào)處理，避免了特征選擇中隨機(jī)噪聲信號(hào)的影響。

更進(jìn)一步的，利用小波變換對(duì)光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪聲信號(hào)處理具體包括：

S1.1、選擇小波基函數(shù)，采用Mallat算法對(duì)光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行多層分解，得到相應(yīng)的低頻子帶信號(hào)系數(shù)與高頻子帶信號(hào)系數(shù)，小波變換的公式如下：

其中，WT(a,τ)為信號(hào)系數(shù)，ψ(·)為基本小波函數(shù)；a為尺度因子，影響小波基函數(shù)的伸縮；τ為平移因子，影響小波基函數(shù)的平移尺度；f(t)為光譜信號(hào)隨波長(zhǎng)的變化；t表示波長(zhǎng)；