Aplicación de la transformada continua de wavelet en señales ultrasonicas

aplicación DE LA TRANSFORMADA CONTINUA DE WAVELET EN SEÑALES ULTRASONICAS

Maganda Carvajal Jaime Alberto, Rubio González Carlos

Centro de Ingeniería y Desarrollo Industrial (CIDESI)
Pie de la Cuesta 702, Desarrollo San Pablo, C.P. 76130, Querétaro, Qro.

1.
Resumen

En el mundo existen plenamente identificadas 3 millones de kilómetros de tuberías de aceite y gasaproximadamente, debido a la necesidad energética cada vez mayor, esta longitud aumenta anualmente 25,000 kilómetros. Hoy las tuberías se hacen de acero dúctil de alta resistencia para trabajar con alta presión y velocidad, sin embargo las tuberías se exponen al daño causado por la fatiga autogena, fatiga estructural, rasguños, grietas, corrosión y desprendimiento de material, existen diversas técnicas demedición exacta que se pueden utilizar para analizar las señales ultrasónicas obtenidas de ensayos no destructivos (END); una de las técnicas más utilizadas para análisis e interpretación de señales es la transformada continua de Wavelet (Continuos Wavelet Transform), pues con ella es posible filtrar y acondicionar señales ultrasónicas obtenidas de ensayos no destructivos de manera práctica desdeuna PC , al combinar varias de estas técnicas es posible obtener información importante de la señal.

Palabras Clave: técnicas de medición exacta, transformada Wavelet, transformada de Hilbert.

1. Introducción

Hoy existen diferentes técnicas de medición exacta que se pueden utilizar en los END para la inspección de tubería, con ellas podemos obtener mayor información y aprovechamientode la señal ultrasónica obtenida, en este trabajo se muestra la descripción y aplicación de algunas de ellas.
Con cerca de 54,000 kilómetros de tuberías en México, la inspección apropiada para mantener la buena condición de éstas es crítica. Es necesario tener un proceso de inspección automática de tubería que incluya varias fases, la medición del grosor de pared para detectar grietas, laevaluación de los defectos de fabricación de la tubería y la evaluación de la pérdida del material por el flujo. El ambiente complicado, la distancia entre la punta del transductor y la pared de la tubería bajo detección, reduce la exactitud de la medida del espesor de la tubería, si el intervalo del tiempo entre el pulso transmitido y la señal del eco de la pared de la tubería se sabe, el espesor dela tubería se puede calcular fácilmente; sin embargo, en el ambiente complejo verdadero de la detección y la distancia del transductor a la pared es distinta para cada detección.

Fig. 1. Variación en la distancia del transductor a la pared.

Hay muchas razones complejas de la variación en la distancia del transductor a la pared (lift-off). Por ejemplo, los defectos geométricos, las vueltas dela tubería, y la cera o el moho que adhiere a la pared de la tubería puede reducir la amplitud del eco ultrasónico y aumentar el ruido de la señal. Estos factores influencian grandemente la exactitud de la detección [1]

Fig. 2. Ejemplo ilustrativo de una medición ultrasónica.

2. Metodología

Existen diferentes técnicas de medición exacta las cuales se utilizan para el análisis de señalesultrasónicas obtenidas de END, en este caso se utilizaron las más apropiadas y las que aplicaban para cubrir las necesidades del análisis, únicamente aplicaron 3 técnicas:
1) Correlación Cruzada
2) Envolvente de Hilbert
3) Transformada continua de Wavelet
A continuación se describen dichos métodos exactos.

2.1 Correlación Cruzada

La CCF (Cross Correlation Function)Consiste en hacer una comparación entre 2 pulsos del tren de pulsos ultrasónicos tomando como referencia el pico máximo de la unión de los dos pulsos para obtener el tiempo estimado.
La CCF en el intervalo de 0 a T está definida de la siguiente manera [2]:
Rxy=(τ)limT→α(1T)0TXtYt+τdt (1)
Donde X (t) and Y (t) es una forma arbitraria de onda, t es el tiempo y es el retraso del intervalo. Si Y...