[发明专利]一种基于频域瞬态波模型和MUSIC-Like算法的管道泄漏定位方法

权利要求书

1.一种基于频域瞬态波模型和MUSIC-Like算法的管道泄漏定位方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、设置多个用于检测管道泄漏位置的振动频率，并且确定估计管道实际泄漏位置的向量G(x^L)；其中：

G(x^L)＝(G(ω₁,x^L,x¹),...,G(ω_J,x^L,x¹),...，G(ω₁,x^L,x^M),...,G(ω_J,x^L,x^M))^T；

式中，ω₁……ω_J分别表示用于检测管道泄漏位置的振动频率，J为设置的用于检测管道泄漏位置的振动频率的数量；x^L表示管道泄漏位置坐标；x¹……x^M分别表示管道上安装的压力传感器的位置坐标，M为压力传感器的数量；G(ω_J,x^L,x^M)表示泄漏位置的函数；

步骤二、基于MUSIC-Like算法，确定管道泄漏定位优化的目标函数，并且根据所述目标函数计算得到最优权向量；

其中，所述目标函数为：

式中，w表示最优权向量，w^H表示w的共轭转置，G^H(x^L)表示向量G(x^L)的共轭转置，λ表示拉格朗日乘子，c表示任意常数，β表示控制参数，R_CM表示相关矩阵；

步骤三、建立确定管道泄漏位置的空间功率谱函数P(x^L)，并且根据所述空间功率谱函数P(x^L)的峰值位置确定泄漏位置；其中：

2.根据权利要求1所述的基于频域瞬态波模型和MUSIC-Like算法的管道泄漏定位方法，其特征在于，所述泄漏位置的函数为：

其中，a表示波速，ω表示管道振动频率，i表示虚数单位；g表示重力加速度，A表示管道横截面积，R表示摩擦阻力，z^L表示泄漏处的管道高度，Z表示特性阻抗，h(x^U)表示管道的上游端由于流通设置快速变化引起的压头变化，表示管道泄漏位置的稳态压头，q(x^U)表示管道的上游端流量。

3.根据权利要求2所述的基于频域瞬态波模型和MUSIC-Like算法的管道泄漏定位方法，其特征在于，所述上游端流量为：

式中，表示安装在上游端的压力传感器处的压头，表示安装在上游端的压力传感器的位置坐标，x^U表示管道上游端的位置坐标。

4.根据权利要求2或3所述的基于频域瞬态波模型和MUSIC-Like算法的管道泄漏定位方法，其特征在于，所述相关矩阵为：

其中，Δh＝(Δh₁₁,...,Δh_J1,...,Δh_1M,...,Δh_jM)^T；Δh_n表示对Δh进行N次测量的测量值，n＝1,2,…,N；表示Δh_n的共轭转置，Δh_jM表示在第j个振动频率ω_j下第M个压力传感器处的由于管道泄漏引起的压头差。