基于频率波数域空间谱图的非接触式管道流体流速测量方法技术

本发明专利技术涉及管道检测领域技术领域，提供一种基于频率波数域空间谱图的非接触式管道流体流速测量方法，包括：通过压电薄膜传感器采集管道内的湍流信号；对湍流信号进行快拍数分割获取多个分割后的湍流时域信号；对分割后的湍流时域信号均进行傅里叶变换以及窄带信号处理，得到每个窄带信号分量对应的空间谱；根据空间谱函数构建三维频率‑波数域谱图；根据三维频率‑波数域谱图，计算管道流体的流速。本发明专利技术通过频率与波数的联合分析，构建了三维谱图特征空间，利用MUSIC算法等空间谱估计方法对湍流信号的角度、距离及频率特征进行解耦，有效抑制多径干扰与噪声，能够精确估算管道内流体的流速，克服了传统方法中的局限性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及管道检测领域，特别是涉及用于含泥浆或其他复杂流体的管道流速测量。

技术介绍

1、在管道输送过程中，准确测量流速对于确保管道安全、提高运输效率以及优化施工参数至关重要。然而，传统的流速测量方法（如电磁流量计或差压传感器）往往受到管道材质、流体成分和测量设备受损等因素的影响，无法有效应对复杂流体的测量需求。尤其在含有泥沙等固体颗粒的流体中，传统方法存在测量误差较大、维护成本高等问题，更重要的是，接触式流量测量装置其内衬、电极与测量介质接触，使用寿命有限，需要定位维护或者更换，增加了使用维护工作与成本。

2、近年来，基于阵列传感器的湍流信号定位技术成为一种新兴的管道流速测量方法。此类方法通过分析管道内湍流的信号特征进行流速估算，但现有技术通常局限于时域或单一频域分析，缺乏对频率与波数的联合利用，难以准确地对宽带信号进行识别和流速估计。

3、因此，亟需一种可以将时域和频域信息结合，并通过频率-波数域空间谱图精确定位湍流信号源，从而实现高精度的流速测量。

技术实现思路>

1、本专利技本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.基于频率波数域空间谱图的非接触式管道流体流速测量方法，其特征在于，所述测量方法包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于频率波数域空间谱图的非接触式管道流体流速测量方法，其特征在于，步骤（1）中，管道的外管壁上无缝贴合压电薄膜传感器，假设压电薄膜传感器中包含 M 个柔性薄膜条带，其中第  个柔性薄膜条带接收到的湍流信号为：

3.根据权利要求2所述的一种基于频率波数域空间谱图的非接触式管道流体流速测量方法，其特征在于，步骤（2）中，M 个柔性薄膜条带同时采集，每个柔性薄膜条带采集N个数据，共计M×N的矩阵数据，然后将N个数据分成L个互不重叠的子矩阵，那么单个子矩阵...

【技术特征摘要】

1.基于频率波数域空间谱图的非接触式管道流体流速测量方法，其特征在于，所述测量方法包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于频率波数域空间谱图的非接触式管道流体流速测量方法，其特征在于，步骤（1）中，管道的外管壁上无缝贴合压电薄膜传感器，假设压电薄膜传感器中包含 m 个柔性薄膜条带，其中第  个柔性薄膜条带接收到的湍流信号为：

3.根据权利要求2所述的一种基于频率波数域空间谱图的非接触式管道流体流速测量方法，其特征在于，步骤（2）中，m 个柔性薄膜条带同时采集，每个柔性薄膜条带采集n个数据，共计m×n的矩阵数据，然后将n个数据分成l个互不重叠的子矩阵，那么单个子矩阵的数据长度为j，其中j=n/l，因此，每个子矩阵的...

【专利技术属性】
技术研发人员：何彦行，秦海洋，于康康，徐庆，吴易，刘志超，
申请(专利权)人：中交疏浚技术装备国家工程研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：