[发明专利]基于改进经验小波变换的流体管道泄漏信号时延估计方法

说明书

本发明涉及一种基于改进经验小波变换的流体管道泄漏信号时延估计方法，属于管道泄漏检测技术领域。用于天然气，石油，供水及其他流体输送管道在因泄漏声振动信号信噪比低的特性导致时间延迟估计误差过大的情况下采用经验小波变换和相干频带选取来减小时间延迟估计误差，以便于对泄漏点进行准确定位，而传统的经验小波变换自身的频谱分割方法存在一定缺陷，因此本发明提供了一种基于改进经验小波变换的流体管道泄漏声振动信号时间延迟估计方法，提高频谱分割的准确性，进而减小时间延迟估计误差。

技术领域

本发明属于管道泄漏检测技术领域，涉及基于改进经验小波变换的流体管道泄漏信号时延估计方法。

背景技术

管道作为一种高效便捷的流体输送方式，已在天然气、石油等流体输运中被广泛采用。由于自然或人为原因：管道老化、腐蚀，地质沉降，焊缝缺陷等，管道泄漏时有发生。流体管道泄漏引起资源浪费、环境污染，甚至爆炸、中毒等恶性事故，给人们的生命财产造成严重的威胁。在传感器所拾取到的泄漏声振动信号中，由于传感器或者管道原因，会含有大量的背景噪声，使信号的信噪比降低，专利(CN108332063A)公开了一种基于互相关的管道泄漏定位方法，直接对传感器拾取的时域信号进行傅里叶变换，通过在频域上对互谱密度函数加权后作傅里叶逆变换求取互相关结果。该方法通过对互谱密度函数加权，以减弱管道中声波反射和低频背景噪声干扰，提高了信噪比，但是在实际中管道泄漏声发射信号具有低频、窄带特性，而传感器所采集到的泄漏声发射信号频率成分复杂，由此会导致传感器拾取的管道两段泄漏信号在进行互相关分析时相关程度弱，时间延迟估计误差增大，因此需要提取泄漏声振动信号中的主要成分，自适应的去除噪声干扰，从而降低时间延迟估计误差。对于此，肖启阳提出了一种基于经验小波变换(Empirical WaveletTransform,EWT)及互时频的泄漏定位方法(肖启阳,李健,孙洁娣,等.基于EWT及互时频的天然气管道泄漏定位[J].仪器仪表学报,2016,37(12):2736-2742.)。该方法采用EWT对泄漏信号进行分解得到多个分量，通过互信息的自适应算法选取敏感分量，进而利用互时频法计算敏感分量的时间延迟估计，但该方法需人工预设单分量分解的个数，若分解分量个数较多，则会使某些分量与源信号之间的互信息值增大，造成分量选取准确性降低，进而导致时间延迟估计误差的增大。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于改进经验小波变换的流体管道泄漏信号时延估计方法，通过改进的经验小波变换能够确定其单分量分解的个数，然后选取有效分量，对有效分量进行相干分析，选取相干频带重构，进而减小时间延迟估计误差。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

基于改进经验小波变换的流体管道泄漏信号时延估计方法，该方法包括以下步骤：

S1：流体管道泄漏声振动信号输入；

S2：小波包分解；

S3：频带分割；

S4：经验小波定义分割段的小波滤波器组；

S5：EWT分解；

S6：有效分量选取重构；

S7：互相关求时间延迟估计。

可选的，所述步骤S1具体为：

X₁(t)＝s(t)+n₁(t) (1)

X₂(t)＝αs(t-τ)+n₂(t) (2)

式中：t为离散时间变量；X₁(t)和X₂(t)为传感器拾取的管道泄漏声振动信号；α为衰减因子，τ为时间延迟。

可选的，所述步骤S2具体为：