输气管道泄漏的线性阵列两步定位方法

发布时间：2021-07-23 08:45

　　为了提高输气管道泄漏定位的精度和抗干扰能力,基于除自谱的互功率谱波束形成法,提出一种输气管道泄漏的线性阵列两步定位方法。进行M（=3, 5, 7）元阵列及其M-1元子阵的泄漏定位和速度估计效果对比实验,分析了3种阵列的抗干扰能力差异。实验结果表明,泄漏信号的4 kHz分量受多径干扰较小,速度估计结果稳定在1 600 m/s～1 700 m/s范围内。相较于2元和4元子阵,6元子阵的速度估计结果更稳定,抗干扰能力更强。相应地,7元阵列的定位精度和抗干扰能力也更优,干扰较小时,对不同泄漏位置的平均定位误差率小于1%,信噪比低至-15 dB时其误差率仍低于2%。而现有基于广义互相关分析的声波法在噪声条件下无法完成有效定位。该研究将阵列技术应用到管道泄漏定位,提高了定位方法的性能。 

【文章来源】：仪器仪表学报. 2020,41(06)北大核心EICSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

M元线性阵列的阵元分布

3)信号采集装置,包含若干加速度传感器、采集仪和计算机,加速度传感器使用磁吸底座紧贴于管道外壁,其中传感器1位于泄漏孔左侧,传感器2～M位于右侧。实验过程中,由空压机按1 MPa压力为储气罐充满气体后关闭压缩机和球阀1、2,打开球阀3、4并调节减压阀至目标压力,形成稳定泄漏后运行信号采集系统完成一次信号采集。保持管道内压、背景噪声等条件不变,改变泄漏孔与传感器1的距离以及线性阵列阵元数等实验条件,进行对比实验。所采集数据由计算机进行分析处理并完成速度估计和泄漏定位。

提高两步法定位精度的前提,是使用M-1元子阵对泄漏信号波速进行准确估计。由于实验室范围有限,由管内高压气体泄漏所产生的振动(声波)信号将沿多种路径传播至加速度传感器(如管壁介质和空气介质等路径),造成信号的多径传播现象。来自不同介质的多径信号包含多种速度分量,对精确的速度估计十分不利。为了对比来自不同路径信号的特征,分别在管道外壁和空气介质中采集泄漏信号。两个传感器布点的实物如图3所示,其中布点1位于管道外壁距离泄漏孔1.5 m处,布点2位于距离泄漏孔1.5 m处的支架上。图4所示为两个布点的信号频谱,图4 (a)对应布点1,图4 (b)对应布点2。图4 不同布点信号频谱

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3298970