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聲學(xué)所發(fā)現(xiàn)管道泄漏定位精度隨信號振幅變化機(jī)理

儀表研發(fā) 2019年10月12日 15:23:11來源：聲學(xué)研究所 11758

摘要自1960年世界上臺泄漏噪聲相關(guān)儀問世以來，泄漏噪聲檢測系統(tǒng)有了很大改進(jìn)，目前，噪聲相關(guān)儀已成為管網(wǎng)監(jiān)測中必備的檢測設(shè)備。

　　【儀表網(wǎng) 儀表研發(fā)】自1960年世界上臺泄漏噪聲相關(guān)儀問世以來，泄漏噪聲檢測系統(tǒng)有了很大改進(jìn)，目前，噪聲相關(guān)儀已成為管網(wǎng)監(jiān)測中必備的檢測設(shè)備。其中基于泄漏噪聲信號的相關(guān)檢漏法在供水管道泄漏檢測中應(yīng)用得為普遍。為維護(hù)管網(wǎng)安全運營，管道泄漏檢測與定位新技術(shù)、新產(chǎn)品一直是國內(nèi)外研究者關(guān)注的熱點。

　　多數(shù)泄漏噪聲相關(guān)儀研發(fā)商認(rèn)為泄漏噪聲信號的感知性能是決定漏點定位精度的關(guān)鍵因素之一。為揭示檢測信號的振幅信息對漏點定位的影響規(guī)律，中國科學(xué)院聲學(xué)研究所噪聲與振動重點實驗室研究員高艷以及巴西圣保羅州立大學(xué)教授Mike Brennan等科研人員共同開展了管道泄漏噪聲信號振幅失真(削波或量化)對相關(guān)檢漏法性能影響的理論、數(shù)值和實驗研究。

　　相關(guān)研究成果近期在線發(fā)表于期刊Journal of Sound and Vibration。

　　基于埋地供水管線泄漏所激發(fā)的管內(nèi)聲壓和管壁振動的理論模型，研究人員引入SIGNUM函數(shù)對這兩類檢測信號進(jìn)行削波/極性化處理，同時有效保留了信號中的過零點信息(圖1)；結(jié)合Van Vleck早期提出的削波信號理論和隨機(jī)電報信號理論，建立理論模型并推導(dǎo)出削波信號的互相關(guān)函數(shù)(CCF)和互譜密度(CPSD)的解析解和近似解；闡明了振幅失真對相關(guān)檢漏法性能的影響規(guī)律。

　　研究結(jié)果表明，當(dāng)保留噪聲信號的過零點信息時，即使發(fā)生嚴(yán)重振幅失真，也能得到準(zhǔn)確的時延估計，從而實現(xiàn)漏點定位。如圖2所示，分析PVC管道漏水檢測的聲壓和加速度信號可見，削波對互相關(guān)系數(shù)影響微乎其微。

　　該研究成果對泄漏噪聲相關(guān)儀的研制具有重要指導(dǎo)意義，即自動增益控制電路以及多位AD 轉(zhuǎn)換器并非設(shè)計關(guān)鍵；當(dāng)泄漏噪聲不小于AD轉(zhuǎn)換器的小分辨電壓時，即可實現(xiàn)準(zhǔn)確的時延估計。

　　該研究受國家自然基金(No. 11774378)以及FAPESP, SABESP資助。

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