一种基于熵率的电化学噪声腐蚀信号处理方法
【专利摘要】一种基于熵率的电化学噪声腐蚀信号处理方法。其包括原始数据整理；对每个小文件数据用小波剔除法做直流剔除得到时间数据；对时间数据做符号化；计算概率分布与转移矩阵；计算得到熵率值；分析三种腐蚀系统熵率之间的大小关系；根据样本验证熵率值；熵率处理结果的评价等步骤。本发明提供的基于熵率的电化学噪声腐蚀信号处理方法采用了熵率这种新的表征电化学腐蚀体系的特征值来，其代表了腐蚀体系的混乱程度；数据处理结果显示熵率能很好地区分出不同的腐蚀体系，并不受溶液浓度的影响；最后用熵率这个参数与噪声电阻的性能参数进行了比较，给出了熵率使用优势与劣势。
【专利说明】-种基于贿率的电化学噪声腐蚀信号处理方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于材料腐蚀检测【技术领域】，特别是设及一种基于滴率的电化学噪声腐蚀 信号处理方法。
【背景技术】
[0002] 近些年新型的电化学噪声处理方法层出不穷，其主要思路还是将新型的数学方法 应用到电化学噪声数据的处理中，具体有如下一些方法：聚类分析，用聚类的方法划分腐蚀 阶段；混浊理论，用混浊的参数来区分腐蚀类型；神经网络，用训练的神经网络判别腐蚀类 型与预测等等；该些新方法新参数很多，但与腐蚀过程原理的对应则稍显薄弱，需要更久的 时间与更充分地论据去证明该些方法的有效性与实用行；因此，如何发现新的电化学噪声 数据的处理方法并将其与其腐蚀过程原理结合起来，使该处理方法获得严谨的理论上的依 据，该些都是近些年也将是未来电化学噪声研究的重点。
[0003] 电化学噪声信号处理能够采用很多方法，但用信息论去描述腐蚀系统的研究则非 常少。而信息论最常被用于信号压缩与通讯领域，但其描述随机过程的方法可被借鉴到电 化学噪声领域来解析腐蚀过程。滴率的概念就出自信息论知识，其最早用香农提出。通过 计算腐蚀过程滴率去分辨腐蚀类型的方法，是一项新的研究课题。
【发明内容】
[0004] 为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于滴率的电化学噪声腐蚀信号 处理方法。
[0005] 为了达到上述目的，本发明提供的基于滴率的电化学噪声腐蚀信号处理方法包括 按顺序执行的下列步骤：
[0006] 步骤1)原始数据整理；首先将从电化学噪声实验中采集得到的整个电化学噪声 信号文件按1024点为一单位切割成多个小文件；
[0007] 步骤2)然后对每个小文件数据用小波剔除法做直流剔除得到时间数据；
[000引步骤3)对时间数据做符号化：信息论处理的是序列信息，故要对时间数据做符号 化，符号化也叫序列化；
[0009] 步骤4)计算概率分布y与转移矩阵P ;经过序列化后，得到了一系列随时间变化 的序列值，然后计算该序列的概率分布y与转移矩阵P;
[0010] 步骤5)计算得到滴率值；计算得到转移矩阵P和概率分布y后即可根据定义计 算得到滴率值；
[0011] 步骤6)分析=种腐蚀系统滴率之间的大小关系；分析点蚀、均匀腐蚀、纯化=种 腐蚀系统滴率之间的大小关系；
[0012] 步骤7)根据样本验证滴率值；根据实验计算出所有样本的滴率值来验证预测的 正确性；
[0013] 步骤8)滴率处理结果的评价：与其他参数相比，对滴率的分辨效率进行评价。
[0014] 在步骤1)中，所述的电化学噪声实验方法为：
[0015] 用标准304不诱钢试样制成工作电极，并将两个工作电极与一个参比电极放入到 实验溶液之中，通过零阻电流计同时测量两工作电极之间的电化学电流噪声与工作电极和 参比电极之间的电化学电压噪声。
[0016] 在步骤3)中，所述的序列化主要分为两种方式，一种是动态分割，另一种是阔值 分割；最简单的动态分割方式如下：
[0017]
【权利要求】
1. 一种基于熵率的电化学噪声腐蚀信号处理方法，其特征在于：所述的基于熵率的电 化学噪声腐蚀信号处理方法包括按顺序执行的下列步骤： 步骤1)原始数据整理：首先将从电化学噪声实验中采集得到的整个电化学噪声信号 文件按1024点为一单位切割成多个小文件； 步骤2)然后对每个小文件数据用小波剔除法做直流剔除得到时间数据； 步骤3)对时间数据做符号化：信息论处理的是序列信息，故要对时间数据做符号化， 符号化也叫序列化； 步骤4)计算概率分布y与转移矩阵P:经过序列化后，得到了一系列随时间变化的序 列值，然后计算该序列的概率分布U与转移矩阵P; 步骤5)计算得到熵率值：计算得到转移矩阵P和概率分布y后即可根据定义计算得 到熵率值； 步骤6)分析三种腐蚀系统熵率之间的大小关系：分析点蚀、均匀腐蚀、钝化三种腐蚀 系统熵率之间的大小关系； 步骤7)根据样本验证熵率值：根据实验计算出所有样本的熵率值来验证预测的正确 性； 步骤8)熵率处理结果的评价：与其他参数相比，对熵率的分辨效率进行评价。
2. 根据权利要求1所述的基于熵率的电化学噪声腐蚀信号处理方法，其特征在于：在 步骤1)中，所述的电化学噪声实验方法为： 用标准304不锈钢试样制成工作电极，并将两个工作电极与一个参比电极放入到实验 溶液之中，通过零阻电流计同时测量两工作电极之间的电化学电流噪声与工作电极和参比 电极之间的电化学电压噪声。
3. 根据权利要求1所述的基于熵率的电化学噪声腐蚀信号处理方法，其特征在于：在 步骤3)中，所述的序列化主要分为两种方式，一种是动态分割，另一种是阈值分割；最简单 的动态分割方式如下：
其中Xn是原始数据的幅值，而XX6是一系列门槛值，在此取5等分作为门槛值，具 体公式如下：
经过序列化后，得到了一系列随时间变化的序列值。
4. 根据权利要求1所述的基于熵率的电化学噪声腐蚀信号处理方法，其特征在于：在 步骤4)中，所述的转移矩阵P指从一个状态跳转到另一个状态的概率；由于电化学噪声并 无特定的模型可以去得出腐蚀系统的跳转概率，根据大数定律可知，假设当序列足够长时， 序列的转移矩阵会无线接近于真实腐蚀系统的转移矩阵，故只需统计出转移矩阵P与序列 的概率分布y即可；转移矩阵P与概率分布y的公式如下：
其中Pu表示从状态i跳转到状态j的概率，而整个转移矩阵表示所有可能跳转情况的 概率；概率分布y中PiR表状态i出现的概率。
5. 根据权利要求1所述的基于熵率的电化学噪声腐蚀信号处理方法，其特征在于：在 步骤8)中，所述的熵率处理结果的评价方法为： 将试样在实验溶液中浸泡一个小时之后的数据取10组512秒数据，分别计算噪声电阻 与熵率的值，做出累计概率图去评价其分辨效率；如果在累计概率图中出现数据的交叉，则 无法做到有效的分辨腐蚀类型，两者累计概率曲线分布间隔越大，其分辨效率越好。
【文档编号】G01N17/02GK104502266SQ201410848576
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月31日 优先权日:2014年12月31日
【发明者】李健, 封皓, 孔伟康, 陈冠任, 郑焕军 申请人:天津大学