[发明专利]输气管道泄漏区域时间反演自动高分辨率定位方法

说明书

本发明公开了一种输气管道泄漏区域时间反演自动高分辨率定位方法，与现有技术相比，本发明开发了一种新型定位方法。该方法，通过判断部分监测点的分辨率参数的大小，可以期望的分辨率大小，获取泄漏区域的信息。由于只需判断部分计算点的相关参数值，因此，可以不计算整个监测区域。并且，可以实现预设分辨率来确定系统参数，无需大量的人工调整。具有推广应用的价值。

技术领域

本发明涉及属于工业检测领域，尤其涉及一种输气管道泄漏区域时间反演自动高分辨率定位方法。

背景技术

输气管道泄漏时会产生负压力波信号，通过利用压电传感器捕捉该信号，并且用算法进行处理，可以获得该泄漏点的位置信息。但是，受衍射极限的限制，定位分辨率往往大于二分之一个波长，即目标像的-3dB区域不小于二分之一个波长。由于负压力波频率很低、波长很大，所以常规定位技术在计算泄漏点位置时，分辨率往往较低。而一些高分辨率成像定位技术，需要通过逐步调试检测系统的系统参数，来得到希望的分辨率。这就需要进行大量的人工调整系统参数。

输气管道泄漏检测技术可分为：红外线成像输气管检漏技术、漏磁输气管检漏技术、分布式光纤检漏技术、负压波输气管检漏技术。

常景龙描述了一种红外线成像输气管检漏技术,具体方法是用直升机装载着精密的红外线摄像仪，沿着输气管移动，记录输气管道周围不规则的地热辐射效应，利用光谱分析检测来判断是否发生管道泄漏并且确定泄漏的具体位置。该方法使用交通设备搭载仪器移动监测，因此，监测成本昂贵，需要人工操作和判断。

黄辉介绍了漏磁输气管检漏技术。金属管道泄漏产生的缺损会导致的磁力线泄漏，该技术通过紧贴管壁的探头来检测漏磁场，判断是管道否存在缺陷。只有在金属管道上产生磁力线，因此，对非金属输气管，该方法无法进行有效的监测。

陈志刚利用分布式光纤检漏技术进行输气管道的检漏。该技术沿着管道大范围的铺设光纤，用光纤布拉格光栅作为传感器，获取天然气管道沿程的应变信号，通过对取得的信号的分析和处理，可以检测出输气管道泄漏的位置。由于光纤成本较高，对于长距离管道，需要铺设大量光纤，成本太高。而且需要整个区域的逐点逐段的监测。

马小林介绍了负压波输气管检漏技术。该技术利用安装在管道两端的压力传感器，检测输气管道泄漏时产生的负压力波动信号，并且根据两端接收到负压波的时间差，来确定管道泄漏的具体位置。虽然该方法可以实现实时监测，但在确定泄漏区域时(一般为信号的-3dB区域)，需要进行整个监测区域的成像定位计算。而且，由于负压力波波长太长，根据衍射极限，该技术定位分辨率很差。

总体说来，大多数检漏办法无法实现低成本、高分辨率、实时、自动的泄漏定位监测。

由于受到衍射极限的影响，无源成像定位技术的分辨率大于二分之一个波长。近期，国际上提出使用局部谐振超材料结合时间反演成像定位技术来实现信号源的超高分辨率定位与成像，突破二分之一个波长的极限。

Fabrice Lemoult介绍了一种基于周期方形格框架结构的方法。整个结构共有400根40cm长的导线构成，每根导线之间的距离为1.2cm。将该结构放置于信号源周围，通过时间反演技术，该作者将分辨率提高到八十分之一个波长。

Cheng Lv开发了一种平面双曲线超材料结构来提高分辨率。相互粘连的金属块和介质块作为其基本单元，多个基本单元构成一个完整的该结构。当基本单元的数量达到1000个，并且贴近信号源时，器可实现0.098个波长的分辨率。

Matthieu Rupin也发明了一种可实现超分辨率的结构。该结构由多根长为61cm、直径为6.35mm的细金属棒构成。将该结构置于信号源的四周较近位置，配合反演滤波器定位方法，可实现0.16个波长的分辨率。