基于聲發(fā)射原理的水管泄漏檢測定位方法研究與實驗.pdf

1、基于聲發(fā)射原理的互相關(guān)泄漏檢測定位技術(shù)具有檢測效率高的特點，因此，被廣泛地應用于水管泄漏點的定位。泄漏聲發(fā)射信號沿管壁傳播的速度（聲速）和泄漏信號傳播到兩端兩個壓電傳感器的傳播時間差，是實現(xiàn)泄漏點定位的兩個關(guān)鍵參數(shù)。為此，本文研究聲速和傳播時間差的測量方法，研制水管泄漏檢測定位系統(tǒng)，搭建實驗平臺，進行聲速敲擊實測實驗和泄漏點定位實驗，驗證了研究的方法以及研制的系統(tǒng)的有效性。
　　提出基于短時能量與線性擬合的方法測量聲速。根據(jù)敲擊信

2、號的特點，對兩個壓電傳感器同步拾取的兩路敲擊信號進行濾波、歸一化預處理;求平方，計算短時能量;根據(jù)短時能量曲線設(shè)立閡值，得到兩路敲擊信號的起始點;利用起始點對應的時間差，計算敲擊信號在兩個傳感器之間的傳播時間差，進而得到水管的真實聲速。給出定性和定量評價該方法的性能指標。該方法能夠去除尖峰毛刺噪聲的干擾，比直接閾值法具備更強的抗干擾能力。
　　采用廣義互相關(guān)方法測量泄漏信號的傳播時間差。通過對比互相關(guān)、自適應以及倒頻譜這三種傳播時

3、間差的測量方法的優(yōu)缺點，選擇廣義互相關(guān)方法來處理泄漏信號。通過實驗確定泄漏信號的主要分布頻帶;根據(jù)泄漏信號的特點，選擇四階的巴特沃斯帶通濾波器對兩路泄漏信號進行預處理，提高泄漏信號的信噪比;對預處理后的兩路泄漏信號進行互相關(guān)，從而提高傳播時間差的測量精度。
　　研制水管泄漏檢測定位系統(tǒng)，實現(xiàn)上述信號處理方法。系統(tǒng)由兩個從機、一個無線接收端以及上位機組成。采用MSP430F5529超低功耗單片機，研制兩個從機。從機采用電池供電，解決

4、了現(xiàn)場無外部電源的問題。通過GPS模塊納秒級別的同步授時功能，解決兩個從機在異地之間的同步采樣的問題。采用2.4G無線的通信方式，實現(xiàn)兩個從機與無線接收端之間的通信，解決在泄漏點定位過程中，兩個從機之間的距離受限制的問題。采用MATLAB語言，開發(fā)上位機的GUI(圖形用戶界面)軟件，實現(xiàn)上述的信號處理方法，不受計算量的限制，取得了較好的效果。
　　在實驗室搭建實驗平臺，分別進行聲速敲擊實測實驗和泄漏點定位實驗，驗證上述信號處理方法