ＯＨＮＯＬ－ＯＧＹ ｌＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ 工程技术 输道泄漏检测定位系统研究 马庆万 （大庆石油学院电子科学学院 黑龙江大庆 １ ６３３１ ８） 摘要：采用虚拟仪器技术，设计构建了一套基于声信号检测的管道破坏监洲系统。开发了基于图形化蝙程环境ＬａｂＶＩＥＷ的监洲系统上住 机软件。经过试验系统可安全稳定的运行。 关键词：相关分析 泄露定位捡测 虚拟仪器 中图分类号：ＴＢ４７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２－－３７９１（２０１Ｏ）０３（ａ）－Ｏ０５６－０１ １引言 统计资料表明目前世界上总管网的 ５０％已经用了３ｏ４ｚ甚至更长时间由于腐蚀 意外损坏等原因管道事故发生的概率增大 泄漏事故时有发生这个问题任何国家都必 须面对而且会日趋严重，由于所输介质的 危险性和污染性一旦发生事故会造成巨大 的生命财产损失和环境污染。 １．１声信号检测 材料中裂纹及材料内部动态干扰产生 的瞬态弹性波的现象称为声发射（Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ，简称ＡＥ）。声发射是一种常见的物 理现象，大多数材料变形和断裂时均伴有 声发射，但许多材料的声发射信号强度很 弱，人耳不能直接听见，需要借助灵敏的电 子仪器才能检测出来。 声发射检测是一种动态无损检测方 法，基本原理就是用灵敏的仪器接收和处 理声发射信号，当管内液体从从裂缝泄漏 时，管内外的压力差，使得泄漏的液体通过 漏点或裂缝到达管外时会产生涡流，涡流 产生振荡变化的压力或声波，声波可传播 扩散到泄漏点，并在管道内建立声场，同时 将泄漏时产生的噪声作为声源，通过设置 好的传感器拾取声波，进行处理，以确定是 否发生泄漏。 ‘ 定声发射源的位置。通过对两个传感器接 可以确定泄露点的位置Ｌｌ。而时延，可通过 收到的两个性状相近的测试信号的波形进 （ｆ）和ｙ（ｔ）的互相关分析获得，它对应干 行相关运算，可以获得两个测试信号之间 相关函数中最大值处的时延。当找出泄漏 的时间差。 信号到达传感器的时间差 。利用公式 在实际检测过程中，两传感器接收的 ｄ１＝ （三一ｖａｔ），就可以确定位于两传感器 管道泄漏产生的声发射信号分别为ｘ（Ｏ和 （，），经 曰转换后成为离散信号和，其中 间的泄漏点的位置。ｒｌ为整数。取两个声发射信号在相同时段、 采样点为Ｎ的有限数据段进行相关运算， ４系统构成 ４．１系统硬件组成 其互相关函数可表示为： 系统软件结构框图如图２所示。该检测系 统硬件由一台主机、振动传感器、数据采集卡 等部分组成。硬件系统采用ＬＣＯ１３ＯＴＢＭ系列 （ ）和 （ ）的相关系数 为： 内装Ｉｃ压电加速度传感器，数据采集卡选用 三 ＰＣＩ８２１４ ２５０ＫＳ／ｓ、１６位、４路能满足实验需 ｘ（ ） （”） 求。 ＝ 『＿ ｌ－ ———一 ４．２系统的软件组成 （ ）∑Ｙ （ ）］ 采用虚拟仪器开发软件ＬａｂＶＩＥＷ８．２进 所谓渡越时间就是互相关函数Ｐｘｒ（ｒ） 行编程，在虚拟仪器的编程环境ＬａｂＶＩＥｗ 最大值所对应的时间 ，也就是两个信号 中。在编程过程中，主要用到数据分析和处 间滞后的时间。 理模块、数据通讯模块、数据存储模块、系 统显示模块、结果查询模块等。 ｘｖＲ （ ）＝ １缶Ｎ－Ｉ （ ） （ ） 操作界面内容简单，复杂的编程工作 方便操作人员使用。在界 管道泄漏点定位系统安装在系统管道 全部在后台完成，上，当泄露发生时，形成声源向两边发射出 面上，可以看见双通道波形的输入，进行数 ３管道破坏检测原理 去，此声波通过管道传播，信号被贴附在管 道壁的声学探头捕捉，分别得到两个特性相 同而传递时间不同的信号，通过对这两个信 ２相关分析 相关分析是时域中描述信号特性的一 号进行互相关函数计算就可以确定其峰值 进而实现对管道泄漏点 种重要方法，也是声发射领域中常用的连 所对应的渡越时间， 续型声发射信号的信号处理手段。如果声 的精确定位。传感器安装如图ｌ所示。已知 （ｆ）和 （，）的相对延迟，根据管 发射源位置不变，传感器位置已知，只需要 确定两传感器接收信号间的延迟就可以判 中声速和已知的Ａ，Ｂ两点的有效间距Ｌ就 据采集、数据保存、数据分析等操作，同时 对信号的采样长度进行预设，方便分析。管 道泄漏监测过程实际上就是数据采集并进 首先采集首尾端压力信号并保存进磁盘， 然后分别对这两路信号进行滤波，将首尾 流量信号相减，若超过相应阂值，发出管道 泄漏的信息，并且调用定位程序。定位是通 过对两路压力信号进行相关分析获得。 ５结语 本测试系统的研究将高灵敏度的传感 器，计算机软硬件相结合，并将小波变换技 术和相关分析理论应用到微弱信号检测 中。该项研究对石道探测技术提供一 种全新的技术手段和方法，为今后进一步 深入研究国产化输道防泄漏防盗监测 仪器打下一定的基础，基于图形化的编程 环境ＬａｂＶＩＥＷ的监测系统，增强了系统的 灵活性和扩展性。 图１ 参考文献 ［１】杨乐平、李海涛．ＬａｂＶＩＥＷ程序设计与 应用【Ｍ】．北京：电子工业出版社，２００１． ［２］潘霞，范世东，钟骏杰，胡琼．管道泄漏 检测实验系统设计与实现【Ｊ］．船海工 程，２００７，３６（２）． ｌｉ－－ ５６ 一 鲫 图２ 科技资讯ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ
