[发明专利]基于重心频率衰减特性的单声发射传感器泄漏源定位方法

说明书

本发明提供一种基于重心频率衰减特性的单声发射传感器泄漏源定位方法，步骤如下：一：沿轴向绘制传感器采样位置示意图；二：将管道内工作压力调节至需要的水平；三：在第1个坐标点处安装声发射传感器，然后将声发射传感器与声发射检测仪相连；四：采集实验台激发的泄漏声发射信号；五：重复步骤三和步骤四的过程进行采样；六：统计n组采样信号的重心频率；七：继续采样，其采样点附近即为泄漏源位置；通过以上步骤，就可根据传感器在不同位置采集到的声发射信号的重心频率变化规律，实现对封闭管道结构的泄漏源定位，解决了工作环境十分复杂的管道类结构发生泄漏故障时检测人员与设备无法进入且无法对泄漏源实时定位的问题。

技术领域

本发明提供一种基于重心频率衰减特性的单声发射传感器泄漏源定位方法，它是一种基于重心频率衰减特性的单声发射传感器泄漏源定位方法，它涉及一种沿管道轴线布置声发射传感器进行管道泄漏源定位的方法，尤其涉及一种仅采用单传感器进行多次采样的泄漏源定位方法，属于声发射无损检测技术领域。

背景技术

管道类结构的工作环境十分复杂，经常会出现管道内部发生泄漏故障，而检测人员和设备无法进入的情况。目前，缺少针对此类故障进行泄漏源实时定位的有效方法。声发射检测具有非接触、检测灵敏度高、定位准确等优点，在管道泄漏故障的在线检测中有良好的应用价值和发展前景。常见的声发射检测方法如互相关时差定位方法要求声发射传感器必须安装在泄漏源两端，当检测到泄漏等故障发生时，需要通过两个或多个传感器检测信号的互相关波形，选择对应最大互相关系数的信号时延进行互相关时差定位。但是，此类方法会带来布置不便、定位误差较大等问题，并且由于需要至少两个以上的传感器，极大地限制了声发射泄漏检测方法的应用。为了提升管道泄漏故障的声发射定位技术的能力，本专利提出一种利用声信号重心频率变化规律进行泄漏源定位的方法，根据声发射信号在传播过程中其重心频率特性会发生变化这一特点，在待测对象的不同位置处安装声信号检测仪进行检测，通过观察采集到的声信号重心频率的变化规律确定泄漏源的位置，实现管道泄漏故障定位。

重心频率指信号频谱图中频率重心所在位置的频率，是声发射信号的特征参数之一，可根据重心频率的数值判断信号频率成分的变化。为确定重心频率，首先需要将采集到的原始信号根据快速傅里叶变换转换为频域信号，之后根据频域信号即可计算信号的重心频率，计算公式为：

其中f_g是重心频率，f_i是频谱中第i个点的频率，P_i是频谱中第i个点对应的幅值。泄漏声发射信号在管道中传播时，由于高频成分衰减一般比低频成分快，因此测试到的信号重心频率会有规律的变化。如图1所示，1#到5#位置以10cm的间距沿管道轴线方向均匀排列，其中5#位置为泄漏孔正上方的管壁处。图2为泄漏孔径0.8mm、管道内压力250KPa时，单个传感器在1#到5#位置检测到的泄漏声发射信号重心频率数值的变化曲线。如图所示，随着布置的传感器与泄漏声源位置逐渐接近，接收信号的重心频率逐步增大；当所布置的传感器开始远离泄漏声源时，信号重心频率下降。泄漏声发射信号在整个传播过程中，这种重心频率随着与泄漏源的距离接近而逐渐升高的规律可以作为判断泄漏源所在位置的依据。

鉴于此，本专利提出一种声发射重心频率衰减规律进行定位的方法,根据传感器在不同位置采集到的声发射信号的重心频率变化规律，从而实现对封闭管道结构的泄漏源定位。

发明内容

1、本发明的目的

本发明提出了一种基于重心频率衰减特性的单一声发射传感器泄漏源定位方法，即一种基于单传感器且能从一端进行管道泄漏声发射源定位方法。首先采用一个传感器沿管道轴线以相同的轴向距离进行多次采样，根据采集到的泄漏声发射信号重心频率的衰减情况确定泄漏源所在的方向；然后在管道中沿重心频率上升的方向移动传感器进行采样，当观察到重心频率上升到某处然后突然降低时，即可确定泄漏源在此位置附近，从而实现了泄漏源定位。

2、技术方案