[发明专利]一种地下管道损伤的检测方法及系统

权利要求书

1.一种地下管道损伤的检测方法，其特征在于，包括：

(1)利用待检测声信号对光纤中的后向散射光信号进行调制，获取携带声信号信息的后向散射光信号；

所述待检测声信号耦合于地下管道，且为主动激发产生；

(2)对所述携带声信号信息的后向散射光信号解调获取待检测声信号的时域信息；

(3)将所述声信号的时域信息进行傅里叶变换，获取待检测声信号的第一特征参量；

所述第一特征参量为地下管道不同位置声信号的频谱能量-空间分布图像；

(4)以待检测声信号的第一特征参量为输入，根据管道损伤点的图像特征，检测地下管道损伤的位置；

其中，所述步骤(3)包括：

(3.1)选取地下管道的不同位置，并对所述地下管道各位置声信号的时域信息进行傅里叶变换，获取地下管道各位置声信号的频谱能量特征；

(3.2)根据所述各位置声信号的频谱能量特征，绘制地下管道不同位置声信号的频谱能量-空间分布图像。

2.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述步骤(1)中待检测声信号的频率和幅度根据地下管道的实际尺寸和损伤信息变化；

所述损伤信息包括地下管道的损伤位置和损伤程度；

其中，所述地下管道损伤的程度的获取方法为：通过小波变换对声信号的时域信息进行小波包特征提取，获取待检测声信号的第二特征参量；

所述第二特征参量为地下管道的小波包能量-空间分布图；

以待检测声信号的第二特征参量为输入，根据管道损伤程度表，评估地下管道损伤的程度；

所述管道损伤程度表的获取方法为：

(a)将训练的地下管道各位置对应的第二特征参量输入神经网络，通过图像识别方法获取地下管道各位置对应声信号的小波包能量的分布比例；

(b)对训练的地下管道与无损伤地下管道对应的各位置进行小波包能量的分布比例比较，小波包能量的分布比例相同的位置为损伤程度为0，小波包能量的分布比例不相同的地方为损伤位置；

(c)根据损伤位置对应小波包特征段的能量高低评估损伤程度，获取管道损伤程度表。

3.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，步骤(4)中所述管道损伤点的图像特征的获取方法为：

(4.1)将训练的地下管道各位置对应的第一特征参量输入神经网络，通过图像识别方法获取地下管道各位置对应声信号的频带能量；

(4.2)对训练的地下管道与无损伤地下管道对应的各位置进行频带能量比较，频带能量相同的位置为无损伤位置，频带能量不相同的位置为损伤点；

(4.3)将损伤点对应的频带能量作为管道损伤点的图像特征。

4.一种地下管道损伤的检测系统，其特征在于，包括：依次连接的声波探伤模块、分布式光纤传感模块、特征提取模块和检测模块；

所述声波探伤模块用于主动激发可控的声信号，并耦合于地下管道中；

所述分布式光纤传感模块输入端采集带有声信号特征信息的后向散射光信号；输出端将后向散射光信号进行相位解调，恢复地下管道中各位置对应的声信号时域波形；

所述特征提取模块通过将所述声信号的时域信息进行傅里叶变换，计算地下管道不同位置声信号的频谱能量特征，获取声信号的第一特征参量；

所述第一特征参量为地下管道不同位置声信号的频谱能量-空间分布图像；

所述检测模块根据待检测声信号的第一特征参量和管道损伤点的图像特征，获取待检测地下管道的损伤位置；

所述管道损伤位置表根据损伤位置和对应的第一特征参量训练获取。

5.如权利要求4所述的检测系统，其特征在于，所述声波探伤模块根据根据地下管道的实际尺寸和损伤信息调控声信号的频率和幅值；

所述损伤信息包括地下管道的损伤位置和损伤程度；

其中，所述特征提取模块还通过小波变换对声信号进行小波分解与重构，获取待检测声信号的第二特征参量；

所述声信号的第二特征参量为待检测地下管道的各小波包能量分布图；

所述检测模块还用于根据待检测声信号的第二特征参量、管道损伤程度表，获取待检测地下管道的损伤程度；

所述管道损伤程度表的获取方法为：

(a)将训练的地下管道各位置对应的第二特征参量输入神经网络，通过图像识别方法获取地下管道各位置对应声信号的小波包能量的分布比例；

(b)对训练的地下管道与无损伤地下管道对应的各位置进行小波包能量的分布比例比较，小波包能量的分布比例相同的位置为损伤程度为0，小波包能量的分布比例不相同的地方为损伤位置；

(c)根据损伤位置对应小波包特征段的能量高低评估损伤程度，获取管道损伤程度表。