充液管道泄漏的模态声发射检测技术研究

【摘要】： 管道泄漏检测是石油、化工、天然气和城市供水等领域中需要解决的重要问题之一。研究管道泄漏的检测理论、检测方法，实现对管道泄漏点的精确定位，对于维护管网的安全运行，避免资源的浪费，有着重要的理论意义和应用价值。模态声发射是在传统声发射基础上发展起来的检测新技术，它对于长距离、大范围管道泄漏检测具有潜在的优势。本文在实验室条件下，利用模态声发射技术并结合现代信号处理技术，对充液管道泄漏问题进行了研究。具体包括以下工作： 1．建立了一套充液管道泄漏声发射检测系统，包括管道泄漏模型和声发射检测装置两部分。通过对充液管道泄漏声发射检测实验，研究了泄漏声发射信号的能量和频谱随压力、泄漏孔径大小及传播距离变化的规律； 2．基于小波变换和模态声发射理论，对薄板和充液管道进行了断铅实验研究。利用Gabor小波变换方法对断铅声发射信号进行时频分析，通过确定某一频率下某一模态导波到达传感器的时间，较好地实现了声发射源定位。研究表明：该方法不仅可以提高声发射源定位检测精度，还可以得到结构的频散特性； 3．利用泄漏声发射信号的互功率谱密度函数，考虑结构中导波的多模态和频散特性，对充液管道泄漏源定位技术进行了研究，构造了泄漏声发射源定位算法模型。在此基础上，利用结构频散特性确定相关参数、提取单一导波模态的方法，减小了多模态和频散特性对定位的不利影响，从而较好地实现了泄漏源的定位。