為了提高輸氣管道泄漏定位的精度和抗干擾能力,基于除自譜的互功率譜波束形成法,提出一種輸氣管道泄漏的線性陣列兩步定位方法。進(jìn)行M（=3, 5, 7）元陣列及其M-1元子陣的泄漏定位和速度估計(jì)效果對(duì)比實(shí)驗(yàn),分析了3種陣列的抗干擾能力差異。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,泄漏信號(hào)的4 kHz分量受多徑干擾較小,速度估計(jì)結(jié)果穩(wěn)定在1 600 m/s～1 700 m/s范圍內(nèi)。相較于2元和4元子陣,6元子陣的速度估計(jì)結(jié)果更穩(wěn)定,抗干擾能力更強(qiáng)。相應(yīng)地,7元陣列的定位精度和抗干擾能力也更優(yōu),干擾較小時(shí),對(duì)不同泄漏位置的平均定位誤差率小于1%,信噪比低至-15 dB時(shí)其誤差率仍低于2%。而現(xiàn)有基于廣義互相關(guān)分析的聲波法在噪聲條件下無(wú)法完成有效定位。該研究將陣列技術(shù)應(yīng)用到管道泄漏定位,提高了定位方法的性能。 

【文章來(lái)源】：儀器儀表學(xué)報(bào). 2020,41(06)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)

【部分圖文】：

M元線性陣列的陣元分布

3)信號(hào)采集裝置,包含若干加速度傳感器、采集儀和計(jì)算機(jī),加速度傳感器使用磁吸底座緊貼于管道外壁,其中傳感器1位于泄漏孔左側(cè),傳感器2～M位于右側(cè)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,由空壓機(jī)按1 MPa壓力為儲(chǔ)氣罐充滿氣體后關(guān)閉壓縮機(jī)和球閥1、2,打開(kāi)球閥3、4并調(diào)節(jié)減壓閥至目標(biāo)壓力,形成穩(wěn)定泄漏后運(yùn)行信號(hào)采集系統(tǒng)完成一次信號(hào)采集。保持管道內(nèi)壓、背景噪聲等條件不變,改變泄漏孔與傳感器1的距離以及線性陣列陣元數(shù)等實(shí)驗(yàn)條件,進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)。所采集數(shù)據(jù)由計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析處理并完成速度估計(jì)和泄漏定位。

提高兩步法定位精度的前提,是使用M-1元子陣對(duì)泄漏信號(hào)波速進(jìn)行準(zhǔn)確估計(jì)。由于實(shí)驗(yàn)室范圍有限,由管內(nèi)高壓氣體泄漏所產(chǎn)生的振動(dòng)(聲波)信號(hào)將沿多種路徑傳播至加速度傳感器(如管壁介質(zhì)和空氣介質(zhì)等路徑),造成信號(hào)的多徑傳播現(xiàn)象。來(lái)自不同介質(zhì)的多徑信號(hào)包含多種速度分量,對(duì)精確的速度估計(jì)十分不利。為了對(duì)比來(lái)自不同路徑信號(hào)的特征,分別在管道外壁和空氣介質(zhì)中采集泄漏信號(hào)。兩個(gè)傳感器布點(diǎn)的實(shí)物如圖3所示,其中布點(diǎn)1位于管道外壁距離泄漏孔1.5 m處,布點(diǎn)2位于距離泄漏孔1.5 m處的支架上。圖4所示為兩個(gè)布點(diǎn)的信號(hào)頻譜,圖4 (a)對(duì)應(yīng)布點(diǎn)1,圖4 (b)對(duì)應(yīng)布點(diǎn)2。圖4 不同布點(diǎn)信號(hào)頻譜

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：3298970