[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

摘要

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。

主权项

1.一种基于声发射的管道泄漏检测装置的单传感器定位方法，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，其特征在于:a、所述压电陶瓷传感器设有连接接口、压电元件、耐磨护板、保护壳，所述连接接口通过信号线将压电陶瓷传感器与前置放大器连接，所述压电元件通过信号线与连接接口连接，所述耐磨护板安装在压电陶瓷传感器的底端，所述耐磨护板上端面与压电元件底端接触，所述耐磨护板的下端面与保护壳连接，所述保护壳底端通过耦合剂与试件表面接触；b、所述压电陶瓷传感器通过耦合剂与管段连接；所述压电陶瓷传感器采集泄漏声发射信号，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将声发射信号转换为电流信号然后通过信号线输送给前置放大器，所述前置放大器与滤波器连接，所述前置放大器将电流信号放大并转换成电压信号然后输送给滤波器，所述滤波器与主放大器连接，所述滤波器滤掉声发射信号中的噪声信号，所述主放大器与A/D转换器连接，所述主放大器对声发射信号进行放大，所述A/D转换器与主机连接；c、包括以下步骤：(1)基于试验管道管径、壁厚、材料密度、弹性模量和泊松比系数，结合模态声发射理论，求出管道中各模态导波的速度频散曲线，从而确定不同频率范围内各模态导波速度值；(2)在保持管道不停止运行，即被测管道两端不关闭，不停止输气状态下，分别改变管内流体压力、流量相关输入参数，重复采集信号数据和图像，选择最佳的门槛值参数；确定检测灵敏度，合理布置传感器位置；(3)利用EMD方法对传感器采集到的声发射泄漏信号进行频率特征提取，求出声发射泄漏信号频率分布范围，结合步骤(1)中速度频散曲线，可以确定出泄漏信号中包含的模态导波以及其传播速度；(4)利用Gabor小波信号处理方法求出确定的各模态导波从泄漏源传播到传感器的时间差，结合公式(1)：其中C1、C2代表泄漏信号中的模态导波，Δt代表各模态导波从泄漏源传播到传感器的时间差；将求出的C1、C2和Δt代入此公式，即可求出泄漏源与传感器的距离D。