气体泄漏位置三维定位方法、定位系统技术方案

气体泄漏位置三维定位方法，包括：建立基于基尔霍夫衍射远场声全息理论的声场模型；在测量平面获取泄漏源声场信息；处理获取的声场信息，得到泄漏源声场的声全息数据；利用声场模型和声全息数据，确定泄漏源的三维位置信息。气体泄漏位置三维定位方法能够获得更准确的声场信息，进而能够引入深度信息实现泄漏源的三维检测效果展示；通过构建基于基尔霍夫衍射理论的远场声全息模型，能够实现较大距离泄漏源的声场定位；利用虚拟相控阵列技术，在气体泄漏检测与定位中降低了系统成本和复杂度，提高了泄漏源检测精度和定位精度，在气体泄漏位置的准确定位方面具有巨大实用价值和工业应用潜力。应用潜力。应用潜力。

【技术实现步骤摘要】
气体泄漏位置三维定位方法、定位系统


[0001]本申请属于气体检测
，具体涉及气体泄漏位置三维定位方法、定位系统。

技术介绍

[0002]气体的运输和存储在人们的工业应用和日常生活中随处可见。但是，在气体管道或存储设备的使用过程中由于自身或其他人为因素的破坏等原因，在压缩气体的运输或存储过程中经常会产生泄漏。在许多工业应用场合，这些压缩气体通常具有易燃易爆或腐蚀毒害性等特征，一旦发生泄漏事故，往往会造成严重环境污染、巨大资源浪费和重大安全事故。能够快速准确的定位气体泄漏位置对于防止发生气体运输或储存事故至关重要。
[0003]目前，针对气体泄漏源的一维检测方法可以做到对管道及容器中泄漏孔的检测和定位。例如专利CN109813501A公开了一种测量气体管道泄漏位置的方法、装置及系统，利用较少数量的传感器保证数据采集的统一性，提高了测量精度，提高了对气体管道泄漏位置定位的有效性；然而在通常情况下，实际发生气体泄漏的环境非常复杂，由于受外界噪声干扰的影响以及泄漏声学信号自身反射波和应力波在管道或储存工具中传播的复杂机理，气体泄漏源的一维本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.气体泄漏位置三维定位方法，其特征在于，包括：建立基于基尔霍夫衍射远场声全息理论的声场模型；在测量平面获取泄漏源声场信息；处理获取的声场信息，得到泄漏源声场的声全息数据；利用所述声场模型和所述声全息数据，确定泄漏源的三维位置信息。2.根据权利要求1所述的所述气体泄漏位置三维定位方法，其特征在于，所述在测量平面获取泄漏源声场信息具体包括：利用超声波传感器依照预设阵列规则在测量平面形成阵元间距相等的虚拟相控传感器阵列，所述超声波传感器包括至少一个参考传感器和至少一个扫描传感器；利用所述扫描传感器逐一获取所述虚拟相控传感器阵列每一个阵元位置的声场信息，利用所述参考传感器同步获取其所在位置的声场信息。3.根据权利要求2所述的气体泄漏位置三维定位方法，其特征在于，所述处理获取的声场信息包括：利用互功率谱算法处理所述扫描传感器和所述参考传感器获得的声场信息，消除扫描时间间隔达到采集时间一致性，得到泄漏源测量平面的声全息数据。4.根据权利要求3所述的气体泄漏位置三维定位方法，其特征在于，所述声场模型的表达式为：其中，U(∈,η)表示泄漏源平面的声压分布，被定义为空间波函数h(x,y)，M、N为虚拟相控传感器阵列(M*N)的行数和列数；h
*
(x,y)为空间波函数h(x,y)的共轭函数，包含虚拟相控传感器阵列第m行、第n列位置的全息信息；r
mn
是虚拟相控传感器阵列第m行、第n列位置到泄漏源之间的距离；ΔxΔy是虚拟相控传感器阵列第m行、第n列传感器的覆盖面积；C为全息常数；z0是泄漏源到测量平面的垂直距离；为复变函数；k为波数；m≤M,n≤N。5.根据权利要求3所述的气体泄漏位置三维定位方法，其特征在于，所述处理获取的声场信息具体包括：对参考传感器的信息x
r
(t)和第i个扫描传感器的信息x
i
(t)进行傅里叶变换，得到如下表达式：其中，和分别表示x
r
(t)和x
i
(t)的傅里叶变换，e
‑
j2πf...

【专利技术属性】
技术研发人员：李磊，王生会，李丰，田申，高杨，乔莹莹，单崇新，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：