三传感器约束多尺度相关管道漏点定位研究

论文摘要

管道运输已成国民经济的生命线,其重要性不容忽视,但庞大的管网系统,泄漏现象时有发生,甚至难以避免,因此准确查明漏点并及时进行维护显得十分必要。目前相关检漏仪已从国外引进多年,并越来越广泛的应用到了管网检漏上来,尤其是自来水管道的。但这些仪器普遍存在定位结果可靠性差,定位结果不能及时验证等问题,所以本文将相关仪作为研究对象,着重研究如何改善其定位性能。1、本文以铸铁自来水管道为研究对象,通过实验分别研究了其在无泄漏情况下和在泄漏情况下的声波特性,并对这种管道在泄漏情况下存在的所有频谱分布进行了说明。同时为了了解不同水力条件对泄漏声波特性的影响,分别对不同压力,不同距离,不同流量情况下管道泄漏的声波信号进行了实验研究。2、在信号处理方面,首先指出了傅里叶变换在处理非平稳信号时存在的不足,然后详细介绍了小波基函数的特点,进而对小波变换存在优点进行了阐述,尤其对小波多尺度分解做了较深入的分析,为后文对管道泄漏信号进行多尺度分解打下了基础。3、经过仔细分析传统两传感器检漏方法存在的多种问题,并结合管道泄漏信号的特征,最终创新性的将“三传感器矢量匹配”和“多尺度相关分析”应用到管道检漏当中,提出了一种基于三个传感器模型的管道漏点定位方法。4、通过实验证明了三传感器方法切实可行,不仅能够实现速度的自行求取,而且使漏点定位质量有了较大的提高。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 管网检漏的背景和意义
• 1.2 目前管道检漏方法
• 1.2.1 听漏棒
• 1.2.2 电子放大听漏仪
• 1.2.3 相关检漏仪
• 1.2.4 多探头相关检漏仪
• 1.3 基于声波检漏的研究现状
• 1.3.1 国外研究状况
• 1.3.2 国内研究状况
• 1.4 本文的主要研究内容
• 第2章 管道泄漏声信号特征研究
• 2.1 引言
• 2.2 模态声发射
• 2.3 铸铁管道泄漏信号特性分析
• 2.3.1 管道无泄漏时背景噪声的时频特性
• 2.3.2 管道在发生泄漏时的时频特性
• 2.3.3 管道泄漏可能存在的频谱范围
• 2.4 在不同水力条件下的泄露信号特性
• 2.4.1 不同压力下泄漏噪声的时频特性
• 2.4.2 不同距离下泄露噪声的时频特性
• 2.4.3 不同泄漏量对泄漏信号的影响
• 2.5 在不同外界干扰下采集到的信号特性
• 2.5.1 在漏点外接管对泄漏噪声的影响
• 2.5.2 水流冲击对泄漏噪声的影响
• 2.6 本章小结
• 第3章 小波多尺度分析的应用研究
• 3.1 引言
• 3.2 傅里叶变换及其不足
• 3.2.1 傅里叶级数
• 3.2.2 傅里叶变换
• 3.2.3 傅里叶变换的不足
• 3.3 短时傅里叶变换及其局限性
• 3.3.1 短时傅里叶变换
• 3.3.2 短时傅里叶变换的局限性
• 3.4 小波变换
• 3.4.1 小波（Wavelet）
• 3.4.2 小波基函数
• 3.4.3 连续小波变换
• 3.4.4 离散小波变换
• 3.4.5 多尺度分析
• 3.4.6 多尺度分解的快速实现方法
• 3.5 本章小结
• 第4章 基于三个传感器的管道漏点定位原理
• 4.1 引言
• 4.2 传统相关仪检漏原理
• 4.3 管道泄漏的信号模型
• 4.4 时延计算方法介绍
• 4.4.1 自相关函数
• 4.4.2 互相关函数
• 4.4.3 相关时延的求取
• 4.5 传统相关检漏存在的问题
• 4.6 三传感器约束多尺度相关漏点定位原理
• 4.6.1 三传感器模型
• 4.6.2 基于多尺度分解的相关分析
• 4.6.3 三传感器约束关系
• 4.6.4 结果判断
• 4.7 算例
• 4.8 本章小结
• 第5章 实验系统的建立及结果分析
• 5.1 引言
• 5.2 管道泄漏信号采集系统
• 5.2.1 信号采集系统的硬件实现
• 5.2.2 信号采集的软件实现
• 5.2.3 信号采集的参数设置
• 5.3 信号特性分析的软件实现
• 5.4 漏点定位算法的软件实现
• 5.5 漏点定位实验
• 5.5.1 实验台介绍
• 5.5.2 定位实验方法
• 5.5.3 传感器一致性校核
• 5.5.4 定位实验结果
• 5.5.5 实验结果分析
• 5.5.6 误差分析
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢