[发明专利]一种基于声发射的管道泄漏检测装置及单传感器定位方法

说明书

本发明属于管道检测领域，具体涉及一种基于声发射的管道泄漏检测装置及单传感器定位方法，其定位检测装置包括：压电陶瓷传感器，前置放大器，滤波器，主放大器，A/D转换器和主机，所述压电陶瓷传感器与前置放大器连接，所述压电陶瓷传感器通过耦合剂与试件连接，所述试件为设有缺陷的充气管段，所述前置放大器与滤波器连接，所述滤波器与主放大器连接，所述主放大器与A/D转换器连接，所述A/D转换器与主机连接。本发明基于声发射检测技术，借助高灵敏压电陶瓷传感器实现微小泄漏信号的采集，利用模态声发射理论及EMD方法提取出泄漏信号的两种模态导波，结合Gabor小波对声发射泄漏信号进行分析与处理，达到有效发现管道泄漏点并准确定位的目的。

技术领域

本发明涉及一种管道泄漏检测定位装置及检测定位方法，尤其是使用单传感器进行管道泄漏检测和定位，属于故障诊断与流动安全保障技术领域。

背景技术

管道运输在全球的能源物资(包括原油、成品油、天然气、油田伴生气等)运输中占有重要的地位，成为铁路、公路、水运、航空运输之后的第五大运输业。然而自从管道运输在工业中应用开始，管道泄漏一直是管道运输中的一个难题。尤其随着管道进入老龄期，其损坏泄漏隐患倍增，如果能及时检测出泄漏并对泄漏位置进行定位，就能极大的减少泄漏造成的危害。

目前对管道检测检查的手段主要包括管内检测器、管道人工巡检法、便携式仪器仪表等，但由于这些方法或影响物料正常输送，或投资费用高，或实时性差，或不能连续检测，均不能很好的应用于管道泄漏检测中。而常规无损检测(如超声检测、漏磁检测等)技术虽较为成熟，但这些检测技术存在很大的缺陷：检测过程为逐点式扫描，被检测时设备必须停产，检测效率低，很难有效的运用于工业管道。声发射(Acoustic Emission简称AE)技术是一种动态无损检测方法，对被检件的接近要求不高，同时不需要设备停产或缩短停产时间，并可以对在役管道的长距离、大范围检测。因此，管道声发射泄漏检测及定位技术成为国内外无损检测领域的一个热点。

目前国内外学者研究管道声发射泄漏定位大多数基于两个及两个以上传感器。其中梁伟利用两个传感器对管道气体泄漏进行定位；高华利用两个传感器对城市地下燃气管网泄漏进行检测；美国Didem Ozevin利用两个以上传感器进行管道泄漏检测。虽然多传感器定位检测技术已经广泛应用于工程实际中，但已有的问题是多个传感器之间存在性能差异会降低定位精度，并且多传感器提高了经济成本，同时增加了工程操作的难度。

为克服现有技术的不足，提出一种基于声发射的管道泄漏检测装置及单传感器定位方法。该方法考虑了管道在不停止运行情况下管道所处的检测状态，基于声发射技术，设计提出合理的实验设计方案，用于东营市孤岛油田的充气管道并进行了在线实地检测。对单传感器采集到的泄漏声发射信号进行分析与处理，计算得出的定位结果与实际管道泄漏源位置对照，计算得到的泄漏点位置正好是非常接近管道上实际的泄漏源位置。

本发明利用单传感器定位技术对管道作了很好的探索和尝试，得到了较好的定位结果。既克服了多传感器间性能差异导致的定位精度下降和多个传感器定位检测成本高的缺点，又较早捕捉到了管道小泄漏隐患，为今后实际工程应用提供了较为成功的范例。

发明内容

本发明的目的在于克服多传感器间性能差异导致的定位精度下降和多个传感器定位检测成本高的缺点，提供了一种基于声发射的管道泄漏检测装置及单传感器定位方法。本发明基于声发射检测技术，借助高灵敏压电陶瓷传感器实现微小泄漏信号的采集，利用模态声发射理论及经验模态分解(Empirical Mode Decomposition，以下简称EMD)方法提取出泄漏信号的两种模态导波，结合Gabor小波对声发射泄漏信号进行分析与处理，求出两种模态导波从泄漏源传播到单传感器的时间差，达到有效发现管道泄漏点并准确定位的目的。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：