一种有源校准式供水管道泄漏相关检测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种有源校准式供水管道泄漏相关检测方法及装置，实地测量声波在待测管道中的传播速度，将实测的波速引入到泄漏点相关检测仪的定位计算，可以减小因波速参数设置不当引起的泄漏点定位误差；该系统中的有源校准装置，可以用于管道泄漏相关检测仪的自我检测，就可得到系统定位误差。因此，日常维护中也可以通过这种自检方式有效掌握仪器的状态性能，达到方便维护的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种有源校准式供水管道泄漏相关检测方法及装置
本专利技术属于管道泄漏检测
，具体涉及一种有源校准式供水管道泄漏相关检测方法及装置。
技术介绍
管道泄漏相关检测仪是利用漏水点的泄漏噪声在管道中传播特性，采用互相关法测量泄漏点噪声到达传感器的时延差，以此对泄漏点进行定位的。此类仪器需要预先知道泄漏噪声声波在管道中的传播速度，而声波传播速度受到供水管道的管材、内径、壁厚等因素的影响，在不同管道中传播速度的差异性很大，由此产生定位测量误差的问题；国内常用的供水管道来源比较广泛，除了钢管、铸铁管、锌铁管还有聚乙烯、PVC管等等，声波在不同类型管道中的传播速度存在差异，而相关检测仪对于泄漏点的定位算法是与声速直接相关的。传统方法中，通过人工干预，预先根据管道传输特性的不同来设置波速参数，对传播速度进行修正是可以降低定位误差的；但有些供水管道由于埋设时间较长，施工资料丢失，在对地下管道没有足够的先验知识与资料的情况下，面对地下供水管线的复杂状况，无从得知地下埋设管线的具体情况，采用参数预置修正的方法在实际操作中存在困难。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种有源校准式供水管道泄漏相关检测方法及装置，可降低供水管道泄漏相关检测仪的定位误差，并达到方便日常检测维护的效果，还可以实现自我检测。一种有源校准式供水管道泄漏相关检测方法，将换能器和测振传感器阵列安装在待测供水管道上，测量测振传感器阵列的阵元间距；采用换能器发射声波信号，声波信号沿供水管道传输，测振传感器阵列中各阵元接收声波信号；测量声波信号到达测振传感器阵元之间的时间差，再用阵元间距除以时间差，得到声波在供水管道中的传播速度；控制换能器停止发射声波信号，采用测振传感器阵列同步测量供水管道上的噪声信号，将其中两个测振传感器上接收的噪声信号通过互功率谱法求时延，得到泄漏噪声信号到达两个测振传感器的时延差τ；根据声波在供水管道中的传播速度和两个测振传感器的时延差τ，得到泄露点到2个测振传感器距离的距离差；再根据两个测振传感器之间的距离，得到泄露点分别到两个测振传感器的距离，由此完成对泄露点的定位。较佳的，所述换能器和测振传感器阵列安装在待测供水管道的管壁、阀门或消防栓上。较佳的，所述换能器的安装位置靠近测振传感器阵列中的一个测振传感器。较佳的，采用卷尺或光学测距仪器测量测振传感器阵列的阵元间距。一种有源校准式供水管道泄漏相关检测装置，包括换能器、功率放大器、信号源、电池组、测振传感器阵列、信号调理电路、无线信号传输系统、信号采集卡、工业控制计算机；所述信号源产生的电信号经过功率放大器的放大后，电压和电流得到增强，驱动换能器发射声波信号；所述测振传感器阵列由两个以上的测振传感器阵元构成，用于感知供水管道上传输的声波信号，并转化为电信号；所述信号调理电路对测振传感器产生的所述电信号转变为数字信号输入到无线信号传输系统；所述无线信号传输系统将数字信号输入信号采集卡，信号采集卡完成多通道数字信号的采集，并将数据输入到工业控制计算机；所述工业控制计算机用于：在换能器停止工作后，接收振传感器阵列同步测量的供水管道上的噪声信号；并将其中两个测振传感器上接收的噪声信号通过互功率谱法求时延，得到噪声信号到达两个测振传感器的时延差τ；根据声波在供水管道中的传播速度和两个测振传感器的时延差τ，得到泄露点到两个测振传感器距离的距离差；再根据两个测振传感器之间的距离，得到泄露点分别到两个测振传感器的距离，由此完成对泄露点的定位。6、如权利要求5所述的一种有源校准式供水管道泄漏相关检测装置，其特征在于，所述换能器为压电式或磁电式电声转换装置。较佳的，所述测振传感器为压电式、电容式或磁电式敏感结构原理的振动测量传感器。较佳的，所述信号调理电路对测振传感器产生的所述电信号因此进行阻抗匹配、放大、滤波处理后，再转换为数字信号。一种有源校准式供水管道泄漏相关检测装置的自检方法：测量测振传感器阵列中两个测振传感器之间的距离为D，换能器到该两个测振传感器之间的距离分别为L1和L2；用信号源产生的信号经过功率放大器的放大后驱动发射换能器，激励供水管道振动产生声波信号，作为模拟管道泄漏噪声；测振传感器感知到沿供水管道传播的声信号，经过信号调理电路处理后，通过无线信号传输系统，传输到信号采集卡，信号采集卡完成多路信号的同步采集，并传输到工业控制计算机；工业控制计算机根据互谱相关法测量信号时延，得到泄漏噪声信号到达两个测振传感器的时延差τ；根据声波在供水管道中的传播速度和两个测振传感器的时延差τ，得到泄露点到2个测振传感器距离的距离差；根据两个测振传感器之间的距离D，得到泄露点分别到两个测振传感器的距离L1′和L2′，再分别与L1和L2相比对，由此得到测量定位误差。本专利技术具有如下有益效果：本专利技术采用有源校准的检测方法和装置，实地测量声波在待测管道中的传播速度，将实测的波速引入到泄漏点相关检测仪的定位计算，可以减小因波速参数设置不当引起的泄漏点定位误差。该系统中的有源校准装置，可以用于管道泄漏相关检测仪的自我检测，就可得到系统定位误差。因此，日常维护中也可以通过这种自检方式有效掌握仪器的状态性能，达到方便维护的效果。附图说明图1有源校准式供水管道泄漏相关检测装置示意图；图2为本专利技术的检测仪对供水管道泄漏点定位示意图；图3为本专利技术的自检方法示意图。具体实施方式下面结合附图并举实施例，对本专利技术进行详细描述。如附图1所示，本专利技术的有源校准式供水管道泄漏相关检测装置，主要由换能器、功率放大器、信号源、电池组、测振传感器阵列、信号调理电路、无线信号传输系统、信号采集卡、工业控制计算机等构成。其中，换能器、功率放大器、信号源、电池组等构成有源校准的发射声源，换能器为压电式或磁电式电—声装换装置，能够将驱动信号的电能装换为声或振动的机械能。信号源产生的电信号经过功率放大器的放大后，电压和电流得到增强，驱动换能器发射高能量的声波信号。换能器通过卡箍等外围设备贴紧在供水管道上，其发射的声波信号激励供水管道，在供水管道中产生声波并向远端传输；测振传感器阵列、信号调理电路、无线信号传输系统、信号采集卡、工业控制计算机等构成相关检测仪的信号接收系统，测振传感器阵列由两个或两个以上的测振传感器构成，可以是压电式、电容式、磁电式等敏感结构原理的振动测量传感器，它安装在供水管道上，能够感知供水管道上传输的声波信号，其响应带宽覆盖供水管道泄漏噪声信号的频段。测振传感器阵列接收到供水管道中传输的声波信号并转化为电信号，输入到信号调理电路，经过信号调理电路的阻抗匹配、放大、滤波、模/数转换等作用后，转变为数字信号输入到无线信号传输系统。无线信号传输系统完成数字信号的同步、调制解调、无线传输等功能，将数字信号输入信号采集卡，信号采集卡完成多通道数字信号的采集，并将数据输入到工业控制计算机内进行处理。如图2所示，本专利技术的有源校准式供水管道泄漏相关检测方法对泄漏点定位时，分为两个主要过程：一方面，用来实际测量声波在供水管道中的传播速度，将电信号转变为声信号激励供水管道产生振动向远处传播，通过安装在管道上的测振传感器测量声波到达不同节点位置时的时间差，而测振传感器之间的距离是已知的，根据已知距离与波达时间差来计算声波信号在供水管道上的传本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有源校准式供水管道泄漏相关检测方法，其特征在于：将换能器和测振传感器阵列安装在待测供水管道上，测量测振传感器阵列的阵元间距；采用换能器发射声波信号，声波信号沿供水管道传输，测振传感器阵列中各阵元接收声波信号；测量声波信号到达测振传感器阵元之间的时间差，再用阵元间距除以时间差，得到声波在供水管道中的传播速度；控制换能器停止发射声波信号，采用测振传感器阵列同步测量供水管道上的噪声信号，将其中两个测振传感器上接收的噪声信号通过互功率谱法求时延，得到泄漏噪声信号到达两个测振传感器的时延差τ；根据声波在供水管道中的传播速度和两个测振传感器的时延差τ，得到泄露点到2个测振传感器距离的距离差；再根据两个测振传感器之间的距离，得到泄露点分别到两个测振传感器的距离，由此完成对泄露点的定位。

【技术特征摘要】
1.一种有源校准式供水管道泄漏相关检测方法，其特征在于：将换能器和测振传感器阵列安装在待测供水管道上，测量测振传感器阵列的阵元间距；采用换能器发射声波信号，声波信号沿供水管道传输，测振传感器阵列中各阵元接收声波信号；测量声波信号到达测振传感器阵元之间的时间差，再用阵元间距除以时间差，得到声波在供水管道中的传播速度；控制换能器停止发射声波信号，采用测振传感器阵列同步测量供水管道上的噪声信号，将其中两个测振传感器上接收的噪声信号通过互功率谱法求时延，得到泄漏噪声信号到达两个测振传感器的时延差τ；根据声波在供水管道中的传播速度和两个测振传感器的时延差τ，得到泄露点到2个测振传感器距离的距离差；再根据两个测振传感器之间的距离，得到泄露点分别到两个测振传感器的距离，由此完成对泄露点的定位。2.如权利要求1所述的一种有源校准式供水管道泄漏相关检测方法，其特征在于，所述换能器和测振传感器阵列安装在待测供水管道的管壁、阀门或消防栓上。3.如权利要求1所述的一种有源校准式供水管道泄漏相关检测方法，其特征在于，所述换能器的安装位置靠近测振传感器阵列中的一个测振传感器。4.如权利要求1所述的一种有源校准式供水管道泄漏相关检测方法，其特征在于，采用卷尺或光学测距仪器测量测振传感器阵列的阵元间距。5.一种有源校准式供水管道泄漏相关检测装置，其特征在于，包括换能器、功率放大器、信号源、电池组、测振传感器阵列、信号调理电路、无线信号传输系统、信号采集卡、工业控制计算机；所述信号源产生的电信号经过功率放大器的放大后，电压和电流得到增强，驱动换能器发射声波信号；所述测振传感器阵列由两个以上的测振传感器阵元构成，用于感知供水管道上传输的声波信号，并转化为电信号；所述信号调理电路对测振传感器产生的所述电信号转变为数字信号输入到无线信号传输系统；所述无线信号传输系统将数字信号输入信号采集卡，信号采集卡完成多通道数字信号的采集，并将...

【专利技术属性】
技术研发人员：付继伟，佘湖清，杜亮，刘来连，王绪军，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七一零研究所，
类型：发明
国别省市：湖北,42