[发明专利]基于音波信号的输气管道泄漏检测装置及检测方法

权利要求书

1.一种基于音波信号的输气管道泄漏检测装置，包括音波传感器组、信号调理器、模数转换器、数据传输媒质和中控计算机，音波传感器采用介入式、水平安装于实际输气管线，并通过同轴电缆与信号调理器连接，信号调理器通过电缆与模数转换器相连，数据传输媒质连接模数转换器与中控计算机，信号调理器和模数转换器安装在管道现场，音波传感器采集管内流体动态压力信号，信号调理器为音波传感器提供电源并进行信号调理，模数转换器将音波传感器采集到的电压信号转换为数字信号，转换后的数字信号通过数据传输媒质传输至中控计算机，进行数据存储和分析，中控计算机中安装用LabVIEW软件编写的音波信号显示、滤波、特征提取和泄漏判断程序。

2.如权利要求1所述的基于音波信号的输气管道泄漏检测装置，其特征在于：音波传感器组为动态压力传感器，将动态压力信号转化为电压信号，动态压力传感器的最小测量范围为-80kPa～80kPa，灵敏度下限40mv/kPa，分辨率下限0.6Pa，最低响应频率上限为0.5Hz，最低谐振频率为60kHz，频率范围为100Hz～30000Hz。

3.如权利要求1所述的基于音波信号的输气管道泄漏检测装置，其特征在于：数据传输媒质包括SCADA系统和GPS时钟，其中SCADA系统用于管道泄漏检测，GPS时钟用于管道泄漏定位，音波信号通过数据传输媒质传送至中控计算机进行数据存储和分析。

4.利用如权利要求1所述的基于音波信号的输气管道泄漏检测装置实现泄漏检测的方法，其特征在于：在待测管线上布设音波传感器，实时采集管线音波信号，经信号调理器和模数转换器得到数字信号，通过数据传输媒质传输至中控计算机，在窗口信号长度内进行滤波，提取音波特征量，与泄漏音波特征量数据库进行对比分析，判断管线是否发生泄漏，管线一旦发生泄漏，系统立即进行报警和泄漏定位，并实时更新泄漏音波特征量数据库。

5.如权利要求4所述的基于音波信号的输气管道泄漏检测方法，其特征在于，所述的音波传感器的布设步骤为：

（1）选择输气管线站场，以站场为起点等间距布置四个音波传感器；

（2）采集管线正常运行时的背景噪声，计算得到背景噪声幅值负极值的平均值；

（3）在站场人工模拟管线泄漏，采集得到测试泄漏数据，拟合得到泄漏音波信号传播衰减公式：并求得拟合公式中的各参数值，式中，x为泄漏音波信号的传播距离，单位m，p₀为泄漏点处的泄漏声压，单位kPa，p(x)为泄漏音波信号传播x距离后的声压，单位kPa，b、c为拟合系数；

（4）选择作为距离阈值，计算p(x)=th，得到距离x，若x大于站场间距，传感器安装在站场，若x小于站场间距，传感器安装间距为x，其中I为影响系数，数值根据具体工况选取，选取原则为在充分突出泄漏特征的前提下使传感器安装间距最大；

（5）按照所求间距重新布设音波传感器，确定音波传感器数量。

6.如权利要求4所述的基于音波信号的输气管道泄漏检测方法，其特征在于：窗口信号长度根据泄漏特征量数据库决定，为泄漏音波信号下降沿长度的二倍，即信号从幅值最小值恢复至零值长度的二倍。