一种供水管道泄漏定位检测系统技术方案

针对供水管道泄漏时的信号比较微弱且混有大量噪声问题，发明专利技术可操作性强的管道泄漏定位检测系统。系统以STM32单片机为核心，主要包括放大模块、滤波模块、数据采集及传输模块的设计，并利用LabVIEW虚拟仪器中相关分析模块设计泄漏检测定位软件系统。实验结果表明：该系统泄漏定位准确度高、实时性强，能够满足实际工程需要。

A leak location detection system for water supply pipeline

In view of the weak signal and a large number of noise problems when the water supply pipeline is leaked, a leak location detection system with strong maneuverability is invented. The system takes STM32 microcontroller as the core, including the design of amplification module, filter module, data acquisition and transmission module, and designs the leak detection and location software system based on the correlation analysis module of LabVIEW virtual instrument. The experimental results show that the leakage location of the system is high and real-time, and can meet the needs of actual engineering.

【技术实现步骤摘要】
一种供水管道泄漏定位检测系统所属
本专利技术涉及一种检测系统，尤其涉及一种供水管道泄漏定位检测系统。
技术介绍
供水管道常年埋于地下受水压变化及天气环境变化影响大，管道易被腐蚀而发生泄漏。这种现象不仅浪费我国宝贵的淡水资源，还会对地上的建筑物及公共设施带来严重的破坏，因此及时发现供水管道泄漏点位置并进行处理有重要的现实意义。谐振式传感器利用谐振元件把被测参量转换为频率信号的传感器，又称频率式传感器。当被测参量发生变化时，振动元件的固有振动频率随之改变，通过相应的测量电路，就可得到与被测参量成一定关系的电信号。70年代以来谐振式传感器在电子技术、测试技术、计算技术和半导体集成电路技术的基础上迅速发展起来。其优点是体积小、重量轻、结构紧凑、分辨率高、精度高以及便于数据传输、处理和存储等。按谐振元件的不同，谐振式传感器可分为振弦式、振筒式、振梁式、振膜式和压电谐振式等（见振弦式传感器、振筒式传感器、振梁式传感器、振膜式传感器、石英晶体谐振式传感器）。谐振式传感器主要用于测量压力，也用于测量转矩、密度、加速度和温度等。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对供水管道泄漏时的信号比较微弱且混有大量噪声问题，设计了一种供水管道泄漏定位检测系统。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：供水管道泄漏定位检测系统由传感器、信号调理电路、数据采集及存储模块、LabVIEW上位机定位模块等组成。所述的传感器选用声华公司的SR10谐振式传感器，测量温度范围是-20℃～120℃，通过经验了解管道泄漏产生的振动信号的频率段为20Hz～2kHz，SR10谐振式传感器频率范围为1Hz～15kHz，完全满足测量要求。所述的信号调理电路包括放大电路、滤波电路。所述的系统的AD转换电路采用的是STM32内置ADC子系统，STM32的ADC是12位逐次逼近型的模拟数字转换器。其包含有两个ADC，最大的转换速率为1Mhz，也就是转换时间为1us，有12位分辨率。所述的系统的数据传输利用STM32载有标准的SD卡接口它的容量可以达到32Gb，而且支持SPI接口最大通信速度可达18Mbps，每秒可传输数据2M字节以上方便移动。所述的系统的存储采用SD卡，其具有容量大、更换方便、便于携带且编程简单的特点。本专利技术的有益效果是：供水管道泄漏定位检测系统可以直接应用于供水管道泄漏检测领域，也可稍加改动应用于石油管道、天然气管道等泄漏检测领域，具有广阔市场前景。。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是泄漏定位检测系统框图。图2是相关检测方法原理图。图3是放大电路电路图。图4是滤波电路电路图。其中，1-传感器，2-漏点，3-传感器。具体实施方式如图1所示，供水管道泄漏定位检测系统由传感器1、信号调理电路、数据采集及存储模块、LabVIEW上位机定位模块等组成。传感器选用声华公司的SR10谐振式传感器，测量温度范围是-20℃～120℃，通过经验了解管道泄漏产生的振动信号的频率段为20Hz～2kHz，SR10谐振式传感器频率范围为1Hz～15kHz，完全满足测量要求。信号调理电路包括放大电路、滤波电路。系统的AD转换电路采用的是STM32内置ADC子系统，STM32的ADC是12位逐次逼近型的模拟数字转换器。其包含有两个ADC，最大的转换速率为1Mhz，也就是转换时间为1us，有12位分辨率。系统的数据传输利用STM32载有标准的SD卡接口它的容量可以达到32Gb，而且支持SPI接口最大通信速度可达18Mbps，每秒可传输数据2M字节以上方便移动。如图2所示，当供水管道发生漏水时，漏出管道的水会与漏口发生摩擦，周围介质也会随着水流产生摩擦声，这些碰撞或摩擦都会产生不同频率的振动，从而产生漏水声。相关定位检漏就是使用两个传感器在管道两端采集漏水声音信号，而后对采集到的两路信号进行相关运算来确定漏点，L是被测管道的长度，A、B为管道的两个端点，C为漏水点。L1、L2分别为漏点距两端的距离（假设L1>L2），假设管道在C点发生泄漏，当相关函数值达到最大值，即可求出两传感器泄漏信号的时间差τ0。此时可以用式确定泄漏点C的位置。L1=(L-τ0×V)/2；L2=(L+τ0×V)/2式中L为管道总长，L1、L2分别为漏点距两端的距离，τ0为两传感器泄漏信号的时间差，V为管道中声音的传播速度。如图3所示，AD620是一款低成本、高精度仪表放大器，仅需要一个外部电阻来设置增益，增益范围为1～10000。同时AD620具有低失调电压（最大为50μV）和低失调偏移（最大0.6μV/℃），使之适合供水管道调理电路的应用.如图4所示，根据对泄漏的基础理论可知其能量主要分布在20Hz～2kHz频段。为了能有效的提取泄漏信息，系统采用了NE5532双运放带通滤波的方法提取有用信号。它具有更好的噪声性能，优良的输出驱动能力及相当高的小信号带宽，电源电压范围大等特点本设计为有源滤波，可以不使用电感而实现任何响应，并且避免了棘手的磁泄漏问题。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种供水管道泄漏定位检测系统由传感器、信号调理电路、数据采集及存储模块、LabVIEW上位机定位模块等组成。

【技术特征摘要】
1.一种供水管道泄漏定位检测系统由传感器、信号调理电路、数据采集及存储模块、LabVIEW上位机定位模块等组成。2.根据权利要求1所述的供水管道泄漏定位检测系统，其特征是所述的传感器选用声华公司的SR10谐振式传感器，测量温度范围是-20℃～120℃，通过经验了解管道泄漏产生的振动信号的频率段为20Hz～2kHz，SR10谐振式传感器频率范围为1Hz～15kHz，完全满足测量要求。3.根据权利要求1所述的供水管道泄漏定位检测系统，其特征是所述的信号调理电路包括放大电路、滤波电路。4.根据权利要求1所述的供水管道泄漏定位检测系统，其特征是所述的系...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵宝瀛，
申请(专利权)人：赵宝瀛，
类型：发明
国别省市：辽宁,21