Page 93 - 无损检测2023年第三期
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曹智敏, 等:

   输气管道泄漏声波识别和定位方法研究现状

   敏度和低误报率。与动态压力传感器安装方式不同                                 输气管道声波法泄漏定位试验研究方面, 传统
   的是, 超声波换能器无需接触管道壁, 属于非接触性                         的互相关算法和各种改进的定位算法具有需要先验
   检测。超声波换能器识别到泄漏超声信号并将其转                            知识的缺点, 且响应慢, 内存资源消耗大, 限制了其
   换为电信号, 当其频率为40kHz 时, 气体泄漏超声波                      在工业生产资源有限并且需要实时处理的条件下的

                                                     应用。在实际工况中, 需要对管道泄漏检测和定位

   信号和环境噪声声强差异最大, 因此大多选择 40
   kHz 作为超声波换能器的中心频率。声发射传感器                          算法进行优化, 提高识别和定位准确率的同时, 也要
   通过检测泄漏湍流引起的弹性波, 进而利用信号处理                          求提高实时响应能力。
   方法对泄漏位置进行判别, 属于接触性检测。沿输气                               输气管道声波法泄漏检测定位模型方面, 目前
   管道壁传播的泄漏声发射信号通常是具有频散特征                            研究多集中于单点模型, 对于多点泄漏源的检测和
   的连续信号, 传播速度不稳定, 在对泄漏位置进行判                         定位研究很少。由于实际管道工况存在多点泄漏源
   别时, 通常需要提取泄漏声发射信号的波形特征、 频                         和许多类型的干扰噪声, 通过单个或两个传感器往
   域特征和能量特征来进行定量分析。                                  往不能全面反映管道运行工况, 故需要将多个传感
                                                     器获取的泄漏声波信息融合进行推理和决策, 进而
  5 结论与展望                                            提高泄漏检测效率和定位精度。

     声波法由于定位精度和灵敏度高, 在输气管道                                输气管道声波法泄漏检测定位智能化研究方
   泄漏检测定位中应用广泛, 随着信号处理技术、 人工                         面, 物联网技术和无线通信技术的快速发展为输气
   智能和大数据的发展, 声波法在输气管道泄漏定位                           管道泄漏在线监测预警提供了可能。物联网云平台
   中的优势更加明显。介绍了声波法在输气管道泄漏                            管道泄漏监测方式和机器人搭载声波传感器等作业

   检测和定位方面的应用, 总结国内外声波泄漏检测                           方式, 可以不受管道外部环境的影响,检测效率和
   定位方法, 指出目前输气管道声波法泄漏检测定位                           检测精度能得到极大提高。
                                                          目前, 声学方法已经在管道泄漏识别和定位中
   方法的一些优点和不足。
       输气管道状态方面, 声波法目前集中于对架空                         有着明显的优势, 声波在管道中的传播规律和特性
   管道泄漏的检测和定位, 对于埋地输气管道的研究                           研究的不断深入, 信号处理技术和各种算法的不断
                                                     进步, 都将促进声波法在输气管道泄漏识别和定位
   较少。受土壤条件、 管道压力、 泄漏孔径、 管道深度、
   土壤类型等诸多因素影响, 目前对于埋地输气管道                           中的发展。
   泄漏声波的产生和传播特性、 衰减规律研究处于理                           参考文献:
   论和仿真研究阶段。

                                                      [ 1 ]  LUKONGEAB , CAOX.Leakdetections y stemfor
       输气管道泄漏声波检测和定位理论研究方面,

   主要从信号处理、 特征分析、 声波传感技术出发, 而                             lon g -distanceonshoreandoffshore g asp i p elineusin g





                                                          acousticemissiontechnolo gy [ J ] .Transactionsofthe
   从气体声学和气体动力学角度对管道声波的产生和
                                                          IndianInstituteofMetals , 2020 , 73 ( 7 ): 1715-1727.
   传播特性、 衰减特性的研究较少。管道气体流速、 流
                                                      [ 2 ]  HU Z , TARIQ S , ZAYED T.A com p rehensive
   向和气动噪声产生与泄漏声波的传播和衰减有着紧
                                                          reviewofacousticbasedleaklocalization methodin
   密关系, 应更加深入理解输气管道泄漏信号的各种                                p ressurizedp i p elines [ J ] .MechanicalS y stemsand








   声源特性和传播规律, 为实际管道工况泄漏检测和                                Si g nalProcessin g , 2021 , 161 : 107994.

   定位提供理论支持。                                          [ 3 ]  黎晨. 基于声发射信号的管道泄漏检测及定位方法

       输气管道声波法泄漏检测试验研究方面, 受外                               研究[ D ] . 西安: 西安理工大学, 2021.

   界噪声的影响, 管道泄漏信号易失真, 严重影响泄漏                          [ 4 ]  NDALILA P D , LI Y , LIU C , etal.Modelin g

   检测和定位的精度。小波分析、 经验模态分解、 短时                              D y namicPressureofGasPi p eline WithSin g leand

                                                          DoubleLeaka g e [ J ] .IEEESensorsJournal , 2021 , 21
   傅里叶变换等时频分析技术单独使用时, 适用性往
                                                           ( 9 ): 10804-10810.
   往受到诸多限制, 主要表现为对于含噪微小泄漏信
                                                      [ 5 ]  MURVAY P-S , SILEA I.A surve yong asleak
   号的去噪效果不理想, 管道处于高噪声环境下时, 需
                                                          detectionandlocalizationtechni q ues [ J ] .Journalof
   要融合多种信号处理方法对泄漏信号进行分析, 提                                LossPreventionintheProcessIndustries , 2012 , 25 :







   高含噪泄漏信号的去噪效果和特征提取能力。                                   966-973.
                                                                                                5
                                                                                               5
                                                                             2023年 第45卷 第3期
                                                                                     无损检测
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