[发明专利]基于声发射检测的埋地管道泄漏源多层次定位装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于管道检测领域，具体地涉及一种埋地管道在非开挖检查情况下的泄漏点多层次定位方法，尤其涉及一种基于声发射检测的埋地管道泄漏源多层次定位装置及方法。

背景技术

管道运输在全球的能源物资(包括原油、成品油、天然气、油田伴生气等)运输中占有重要的地位，成为铁路、公路、水运、航空运输之后的第五大运输业。随着管道运输业的发展，管道泄漏现象的出现与泄漏带来的损失为管道泄漏检测带来了发展的机会。

由于在管道泄漏时采集得到的声发射信号组成非常复杂，其中不仅包括含有泄漏信息的声发射信号，还包括管道振动、流态变化以及其他原因引起的噪声信号。故而直接对泄漏声发射信号进行互相关定位时，其定位精度难以得到保证。《机械工程学报》第40卷第10期的“基于导波理论的管道泄漏声发射定位新技术研究”利用管道中导波传播的频散特性，在提取单一模态导波基础上，提出了一种实用的声发射泄漏定位方法；《常州大学学报(自然科学版)》第23卷第3期的“基于小波包分析的模拟天然气管道泄漏声发射定位”，《制造业自动化》第34卷第6期的“基于小波变换的管道泄漏声发射检测信号处理”应用小波包理论对声发射信号进行预处理，然后再应用互相关方法进行声发射源定位，取得了较好的效果；《压电与声光》第22卷第2期的“基于EMD的声发射管道泄漏检测研究”对管道泄漏声发射信号进行经验模态分解后，选择包含有声发射特征的前3个IMF分量进行重构，再对根据IMF分量重构的声发射信号进行相关分析计算，得到管道泄漏点的位置；《浙江大学学报》第40卷第7期的“声发射与EMD相结合的埋地水管道泄漏定位检测”提出了一种基于经验模态分解(EMD)与能量特征提取相结合的水管泄漏定位方法。

由以上研究现状可知，大部分的专家选择首先应用小波包分解、EMD方法或者频率加窗等方法提取单一模态或者含有较多泄漏位置信息的声发射信号，再对其进行互相关分析的定位方法，其结果证明该方法能比较有效的提高管道泄漏声发射定位精度。但是这些研究中并没有明确指明如何对单一模态或者含有较多泄漏位置信息的声发射信号进行选取，以小波包分解为例，随着小波包分解层数的增加，小波包分量个数也在增加(5层分解有32个分量，6层分解有64个分量)，如何选取合适的分量进行准确定位是一个难点。

发明内容

管道埋设于土壤中，当管道发生泄漏时泄漏物质通过土壤渗透到地表面，为克服现有技术存在的不能精确定位泄漏位置的缺陷，本发明提供一种基于声发射检测的管道泄漏多层次定位装置及方法，能够实现埋地管道非开挖情况下的精确定位。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

基于声发射检测的埋地管道泄漏源多层次定位装置，包括：第一波导杆、第二波导杆，其中：第一波导杆、第二波导杆分别通过强力磁铁固定在管道泄漏源的两侧并间隔一定距离；第一压电加速度传感器通过耦合剂粘附在第一波导杆表面，第二压电加速度传感器通过耦合剂粘附在第二波导杆表面；第一前置放大器与第一传感器通过接线相连，第二前置放大器与第二传感器通过接线相连；第一压电加速度传感器、第二压电加速度传感器分别将第一波导杆和第二波导杆输出的声发射信号转换为电流信号，第一前置放大器、第二前置放大器分别将第一传感器和第二传感器输入的电流信号放大并转换成电压信号然后分别将其输送给第一数据采集模块和第二数据采集模块；第一数据采集模块和第二数据采集模块分别将电压信号同时输送到A/D转换器转换成数字信号并存储；所述A/D转换器将电压信号转换为可以处理的数字信号并通过通信网络传输给主机，主机通过采集到的数字信号确定出管道的泄漏源位置。

相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：由区域定位、精确定位相结合的多层次泄漏源定位方法，采用基于信号幅值衰减的区域定位，避免互相关定位受声速和延迟时间影响，定位结果产生巨大偏差的缺点；在提取含有较多泄漏信息的声发射信号过程中，选取合适的小波包分量，克服互相关系数对定位结果的影响，最终实现在复杂工况下的管道泄漏声发射检测精确定位，其适用于埋地条件下的管道泄漏定位，提高定位精确度，及时准确的发现泄漏源位置。

附图说明

图1是基于声发射检测的埋地管道泄漏源多层次定位装置的结构示意图；

图2是基于声发射检测的埋地管道泄漏源多层次定位方法的流程示意图；

图3是埋地管道声发射信号传播特性曲线；

图4a是第一传感器5信号幅值时间历程；

图4b是第二传感器6信号幅值时间历程；