[发明专利]一种流体管道泄漏单一传感器模态声发射时频定位方法

权利要求书

1.一种流体管道泄漏单一传感器模态声发射时频定位方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1）采用单一声发射传感器在泄漏管道任意可接触端点拾取管道泄漏声发射信号；

步骤2）对泄漏声发射信号进行时频分析获得时频谱；

步骤3）提取泄漏信号的三个时频谱峰值对应的时间信息和频率信息，所述的三个时频谱峰值分别对应弯曲模态、纵向模态和流体主导模态；

步骤4）利用三个峰值时间求取任意两种模态信号的时间差，利用三种峰值频率代入对应的三种模态的频散曲线获得三种模态信号的声速；

步骤5）根据所求三种时间差和声速得到三种泄漏点位置，并对其求平均来获得更加准确的泄漏位置。

2.根据权利要求1所述的一种流体管道泄漏单一传感器模态声发射时频定位方法，其特征在于：所述任意两种模态信号时间差为任意两个时频谱峰值的时间差。

3.根据权利要求1所述的一种流体管道泄漏单一传感器模态声发射时频定位方法，其特征在于：所述模态信号的声速通过将对应模态时频谱的峰值对应的频率信息代入对应模态的频散曲线获得。

4.根据权利要求1所述的一种流体管道泄漏单一传感器模态声发射时频定位方法，其特征在于：所述定位方法具体为：

所述声发射传感器在管壁拾取的泄漏声发射信号表示为：

（1）

其中，表示泄漏声发射信号，表示弯曲模态信号，表示纵向模态信号，为流体主导模态信号；

对泄漏声发射信号进行时频分析为：

（2）

其中，TF为时频分析算子，、、和分别表示泄漏信号、弯曲模态、纵向模态和流体主导模态的时频谱，、、、分别表示泄漏信号、弯曲模态、纵向模态和流体主导模态时频谱的时间信息，、、和分别表示泄漏信号、弯曲模态、纵向模态和流体主导模态时频谱的频率信息；

则三个峰值的对应的时间和频率可表示为：

（3）

（4）

（5）

其中，、和分别是弯曲模态、纵向模态和流体主导模态信号的时频谱的峰值对应的频率信息，、和分别是弯曲模态、纵向模态和流体主导模态信号的时频谱的峰值对应的时间信息。

5.根据权利要求4所述的一种流体管道泄漏单一传感器模态声发射时频定位方法，其 1 特征在于：将、、分别代入弯曲模态、纵向模态和流体主导模态的频散曲线即可确定对应的声速为、和；

任意两种模态信号因速度差异导致的时间差为：

（6）

（7）

（8）

其中，、和分别为弯曲模态和纵向模态、流体主导模态和纵向模态、流体主导模态和弯曲模态之前的到达时间差。

6.根据权利要求5所述的一种流体管道泄漏单一传感器模态声发射时频定位方法，其特征在于：泄漏点到传感器的距离为

（12）

（13）

（14）

其中，，，分别为采用弯曲模态和纵向模态、流体主导模态和纵向模态、流体主导模态和弯曲模态之间的速度差异得到的泄漏点的位置；则

（15）

其中，表示采用三种不同的模态组合计算的泄漏点到传感器之间距离的平均值。 2