[发明专利]基于小波和EMD重构相结合的泄漏检测方法及泄漏检测装置

权利要求书

1.基于小波和EMD重构相结合的泄漏检测方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤1：通过三个传感器S1、S2和S3分别采集管道泄漏产生的振动信号s1(t)、s2(t)和s3(t)；

步骤2：对信号s1(t)、s2(t)和s3(t)依次进行放大、滤波、A/D转换后得到采样序列s1(n)、s2(n)和s3(n)，并存储到SD卡；

步骤3：通过无线通讯模块将采样序列s1(n)、s2(n)和s3(n)传输到计算机；

步骤4：对采样序列s1(n)、s2(n)和s3(n)分别进行去噪处理，得到去噪后的采样序列y1(n)、y2(n)和y3(n)；

步骤5：采用基于EMD重构的相关时延估计方法对去噪后的采样序列y1(n)、y2(n)和y3(n)进行计算，得到泄漏声波从泄漏点到达传感器S1和S2的时延估计值D₁₂以及泄漏声波从泄漏点到达传感器S2和S3的时延估计值D₂₃；

步骤6：根据步骤5中得到的时延估计值以及泄漏声波在管道介质中的传播速度进行定位：

式中：L1为泄漏点到S1的距离；L2为泄漏点到S2的距离；L₁₂:为S1和S2号之间的距离；V为泄漏声波在管道介质中的传播速度。

2.根据权利要求1所述的基于小波和EMD重构相结合的泄漏检测方法，其特征在于，步骤4中所述的去噪方法的具体过程如下：

步骤4-1：选择小波和并计算小波分解层数K，含噪采样序列被分解至K层，得到各层分解子带所对应的低、高频系数V_k、W_k，方法如下：

1)设置粗调解分解层数为N，保留分解的N-1次高频系数W_N-1和N次高频系数W_N；

2)对N-1层高频系数W_N-1进行重构，计算其模极大值CD_N-1；对N层高频系数W_N进行重构，计算其模极大值CD_N；如果CD_N-1<CD_N，则判定该高频系数为有用信号为主，转到4)，否则该高频系数为噪声信号为主，转到3)；

3)令N＝N+1，进行N层分解，转到2)；

4)放弃最后一次结果，确定最终的分解层数K为N-1；

步骤4-2：对第K层小波低频系数V_K上利用通用阈值对脉冲噪声进行滤除；

1)对于待处理的信号点P，选择t步长的邻域范围；其中，t为自然数，t的最大取值为信号脉宽的一半；

2)以P点为基准点制作t个模式，分别计算这t个模式的邻域范围内数据绝对值的算术平均值，选出其中的最大算术平均值作为P点的特征值，以P点的特征值替代P点的原始幅值；

3)将替代后的P点特征值与通用阈值进行比较，当P点特征值大于通用阈值时，信号点P全部保留原始幅值；当P点特征值小于或等于通用阈值时，对信号点P进行置零；其中，通用阈值δ为噪声标准方差，n为分解得到的小波系数的个数总和；

步骤4-3：将K层小波高频系数中的细节系数直接清零，对高频噪声进行清零；

步骤4-4：根据第K层的低频系数和步骤4-3中K层滤噪后的高频系数进行重构，得到去噪后的采样序列。