基于声发射理论的阀门气体内漏量化检测研究

通过理论分析和实验研究的方法,建立阀门内漏过程中气体体积泄漏率与声发射信号特征参数均方根(AERMS)量化关系。利用研制的实验平台对阀门气体内漏进行检测实验,并探讨了泄漏率、阀门类型等参数对声发射信号特征参数均方根的影响。实验表明阀门发生气体泄漏时产生的声发射特征信号参数均方根能有效反应气体体积泄漏率,且声发射检测技术对阀门泄漏率检测误差在10%以内,因此可以利用声发射技术检测阀门是否内漏并估算其泄漏率。     

基于相关分析法的供水管道漏点定位技术研究

管道泄漏检测与定位技术在供水管道安全生产中占有重要地位.文章主要依据负压波法,应用相关分析理论对供水管道进行泄漏检测和定位.对于所提取的泄漏信号中含有的大量噪声,可以通过滑动平均滤波、小波分析等方法对其进行去噪处理.实验结果表明:根据实际情况合理选择去噪方法,可以有效提高基于相关分析法的供水管道泄漏柃测与定位精度.     

基于三阶累积量及自适应滤波时延估计的管道定位方法

针对直接互相关被动时延估计法定位管道异常振动事件存在噪声干扰影响定位精度的问题,提出了基于三阶累积量及自适应滤波时延估计的管道异常事件定位方法。该方法对顺、反两路异常振动信号进行三阶自累积量和互累积量估计,抑制高斯相关噪声和对称分布噪声。然后利用自适应滤波时延估计算法对三阶自累积量和互累积量信号的时延进行迭代计算,在不依赖先验知识的情况下抑制非高斯相关噪声。经现场实验证明,该方法可以准确地对管道异常事件进行定位,对噪声具有很好的抑制作用,改善了直接互相关时延估计的性能。相对于直接互相关时延估计方法,相对定位误差由2.7%降低到0.6%,定位一致性提高了三倍,平均定位精度可达14m。     

基于声发射及小波奇异性的钢轨损伤检测

很多重大脱轨事件都与钢轨的损伤密切相关,因此,对在役钢轨进行定期损伤检测显得尤为重要。研究首先运用声发射原理,通过对在役钢轨损伤前后监测系统所采集的数据信号进行时域及频域的分析,根据有损信号的能量谱特点,判断钢轨中损伤的存在。其次,运用小波奇异性检测原理探讨研究了定位损伤。通过分析各种连续小波变换算法的结果,得出à Trous算法在奇异性检测中能够较准确判断出奇异点位置。因此,结合声发射原理和小波处理的方法的无损监测可应用于在役钢轨的损伤检测和定位,对铁路钢轨损伤进行检测和预报。     

混合干涉型分布式光纤天然气管道泄漏检测及定位方法研究

介绍了一种基于马赫-曾德尔和萨格纳克混合干涉仪原理的分布式光纤天然气管道泄漏检测系统.阐述了检测系统的检测原理及泄漏定位方法,在泄漏点距法拉第旋转镜为6 032m处进行了气体管道泄漏检测实验并重复做了20次试验,测试了传感光纤与泄漏点不同夹角对检测系统性能的影响.实验结果表明,该系统可以检测出管道内气体压力为0.3MPa、泄漏孔径为2.5mm的微小泄漏信号并进行定位,平均相对定位误差为1.29%.在40mm的管道外径下,传感光纤与泄漏点夹角在0～180°范围内,检测系统均能检测出泄漏信号并进行定位.     

基于时频分析和改进差分进化的多点泄漏定位方法

当管道同时发生多个泄漏点时,多个泄漏点的声波信号出现混叠,从而影响泄漏声信号的传播和衰减规律。在多点泄漏声波信号混叠的情况下,传统的泄漏定位方法无法对多个泄漏点进行有效定位。为此,提出了一种基于时频分析和改进差分进化的多点泄漏定位方法。由于变分模态分解(variational mode decomposing, VMD)的分解模态个数对特征提取有影响,因此采用能量函数估计分解模态个数,从而对VMD改进。然后采用改进VMD对多点泄漏声波信号进行处理。另外,通过时频分析(time-frequency analysis, TFA)估计多个泄漏点数量,从而得到多点泄漏的定位函数。差分进化(differential evolution, DE)算法易陷入局部最优,在进化后期收敛速度较慢,采用粒子群优化(particle swarm optimization, PSO)算法提高DE的全局收敛速度,并通过改进的差分进化算法估计多个泄漏点的位置。在管道现场进行多点泄漏的模拟试验,试验结果表明该方法能够准确地估计多点泄漏位置,泄漏定位的最小误差为18 m。     

基于时差定位法的管道多点泄漏定位研究

管道运输是五大运输方式之一,环境影响和人为破坏等因素会造成管道的泄漏现象,管道发生泄漏会对人民财产安全和环境造成严重危害;目前国内的管道泄漏定位研究多以单点泄漏为主,而真实的管道运行工况中往往会发生多点泄漏现象。提出一种基于时差定位法的管道多点泄漏定位法;以两点泄漏为例,在管道上下游两端分别放置两个传感器,为降低管道运行过程中的噪声干扰,利用互谱结合变分模态分解算法将采集信号分离成多个模态并提出一种基于信息熵和滤波后信号相关系数等多指标结合的模态选取法;将去噪后的信号通过快速独立成分分析(fast independent component anaysis, Fast ICA)算法分离出独立的信号源,再基于相关系数匹配出对应泄漏源产生的声发射信号,最后通过时差定位得出泄漏源位置。在此研究基础上基于实验室管道和设备开展多点泄漏定位试验并取得了可靠的试验结果,为工业实际的多点泄漏定位提供了理论思路和解决方案。     

浅海目标辐射噪声测量中声聚焦现象引起的误差分析及修正

研究了浅海近距离声聚焦特性及其对目标辐射噪声测量的影响和修正方法。利用基于射线理论的虚源法,建立了典型声源和复合声源的声场计算模型,通过具体算例分析了声聚焦引起的测量误差,将单点测量模型和阵列多点测量模型进行对比,并进行湖上试验验证,结果表明阵列多点测量模型能有效的对信道空间传递函数平滑,为如何减小声聚焦对目标辐射噪声测量的影响提供了依据,有助于实际工程测量的数据分析和测量精度的提高。     

基于小波能谱和小波信息熵的管道异常振动事件识别方法

提出了基于小波能谱和小波信息熵的油气管道异常振动事件识别方法。基于Mach-Zehnder光纤干涉仪原理的分布式光纤油气管道安全监测系统实时检测管道沿途振动信号,对测量的时间序列进行小波变换,根据小波系数计算小波能谱与小波信息熵,通过小波能谱和小波信息熵值两种测度识别不同的管道安全异常事件。港枣线成品油管道的现场实验结果表明,该方法可以快速有效地识别管道周围发生的泄漏及其他异常情况,其总体识别准确率达到98.5%,有效降低了误报警率,具有较强的在线工况识别能力。     

被动声学液体管道微泄漏内检测方法研究

针对液体管道微泄漏（小于1 L/min）难以检测和识别的问题,建立基于被动声学的液体管道微泄漏内检测方法,研究管道微泄漏的声学机理,并搭建实验平台。采用管道内置高灵敏度声学传感器的方式,进行不同泄漏孔径和和泄漏内压下微泄漏声学实验,微泄漏声信号幅值随泄漏孔径和泄漏内压呈正相关变化。利用改进EMD(IEMD)-小波阈值降噪算法对微泄漏声信号进行降噪处理,以减少噪声对真实泄漏信号的影响。提取并定义不同信号处理领域（时域、频域）的特征参数,如均值、标准差、均方根、峰峰值等,以表示微泄漏的复杂性。将特征参数作为下一步管道泄漏识别的数据库,并将数据分为实验组和验证组。采用网格参数寻优支持向量机（SVM）构建自动分类模型对管道微泄漏进行识别,降低人工误判概率。研究结果表明：管道微泄漏识别准确率达到97.87%,可以实现对管道微泄漏的准确识别。研究结果可为声学内检测器的研发提供理论基础。     

SF_6示踪法在埋地管道检漏中的应用

提出了SF6示踪判定埋地放射性废水管道渗漏点方位的方法,并开展了初步工程验证试验.结果表明:SF6气体的横向扩散很少,绝大多数气体都在泄漏点的正上方释放,表明在废水管道上应用SF6示踪剂检漏并实现准确定位是可行的.     

直流电车杂散电流对城市燃气管道电腐蚀的影响规律研究

为得到轨道与埋地管道并行情况下杂散电流对管道电腐蚀的影响规律,建立了基于电路原理和电力系统接地极理论的双边供电直流电车杂散电流对管地电位干扰模型,并求得了轨道电位和管地电位的分布变化函数以及杂散电流泄漏量分布函数。采用MATLAB进行了数值模拟,得到了杂散电流泄露规律及其对管地电位干扰规律,并对管道防腐蚀层单破损点、双破损点情况下管道的电腐蚀规律进行了分析。结果表明:轨道杂散电流泄露量与轨道电位大小成正比,降低轨道电阻可减小杂散电流泄露量。防腐蚀层单破损点不易产生腐蚀,双破损点导致局部腐蚀较严重,且变电站附近的点腐蚀严重。因此,应重点监测保护变电站处下方管道以减少产生多破损点的概率。     

大型压力输水管道泄漏监测方法的试验研究

为研究一种针对大型压力输水管道泄漏问题的在线监测方法,设计了4种不同压力工况(0.2 MPa、0.4 MPa、0.6 MPa、0.8 MPa)和4种不同泄漏孔直径工况(2 mm、4 mm、8 mm、14 mm)的管道模型试验。试验通过控制阀门开闭、阀门孔径大小和输水管压力变化来模拟实际运行管道的泄漏状态,并用水声检波器采集泄漏状态和非泄漏状态下的管道噪声数据来比较信号差异。经过分析,推导出了泄漏孔面积、管道压力与管道噪声信号振幅三者的关系。试验结果表明,通过利用水声检波器监测管道噪声变化进而监测管道泄漏是可行的,且泄漏信号主要由偶极子声源组成,泄漏状态下振幅随泄漏孔面积和管道运行压力均呈幂函数的关系增长。     

System for detection of the location of leaks in gas pipelines of low pressure

The principle of operation of a system based on correlation of noise arising at locations of the loss of tightness of a pipeline is described. Acoustic noise received by transducers mounted at the end-points of the controlled section of the pipeline are amplified, filtered by band-pass filters, and coded. The digital data is transmitted to a PC and the measurement results are displayed on a screen in the form of the correlation curves with coordinates of the leakage location of the gas in the pipeline. Translated from Izmeritel'naya Tekhnika, No.5, pp. 56–58, May, 1998.     

整体平动自由结构载荷时域识别技术研究

研究整体平动自由结构载荷识别的Green函数法及应用途径。建立测点绝对运动加速度与动态激励力卷积关系,采用截断奇异值分解的正则化方法求解反卷积问题。以受轴向激励自由梁为对象,考虑不变及变截面模量两种情形,讨论整体平动及变形运动在核函数中的构成比例与核函数矩阵病态特性关系,分析结构整体刚度及测点部位局部刚度对载荷反演精度影响机制及测点布置需考虑的刚度因素,提高正则化方法计算稳健性;分析复杂的组合薄壁结构,以一点响应反求其在牵制释放实验中所受冲击载荷进行结构瞬态响应有限元仿真,比较多点仿真与实测结果,验证反求方法的有效性。     

EMD信号分析方法的声发射管道泄漏检测研究

针对管道泄漏声发射检测信号的非平稳特征,提出了基于经验模态分解(EMD)的信号分析方法。该信号分析方法将管道泄漏产生的声发射信号通过EMD分解为多个平稳的固有模态函数(IMF)之和,选择包含声发射特征的若干IMF分量进行重构,可以提取到管道泄漏声发射信号的本质特征,消除噪声信号的干扰。通过对重构后的信号进行互相关分析计算,使基于声发射方法的管道泄漏检测的定位精度得到较大提高,验证了Hilbert-Huang变换是表征声发射信号的非平稳特征及信号参数提取的有效工具。     

基于最大似然估计的辐射噪声源近场定位方法性能分析

如何利用较少的阵元个数得到比较理想的空间分辨力,准确找到噪声源位置,一直是人们比较关心的问题,因此介绍了基于最大似然估计的辐射噪声源近场定位方法,并利用遗传算法寻求最大似然估计的全局最优解,从而实现噪声源近场定位,其具有比常规聚焦波束形成更高的空间分辨力,且可以有效实现相干声源近场定位。通过计算机仿真详细分析了信噪比、测量距离及基阵孔径对本文算法定位性能的影响,说明了仅利用小孔径基阵就可实现辐射噪声源近场高分辨定位,最后通过湖试实验验证了该方法的有效性,具有一定的工程应用价值。