[发明专利]基于四阶累积量的管道泄漏振动信号自适应时延估计方法

说明书

本发明涉及一种基于四阶累积量的管道泄漏振动信号自适应时延估计方法，属于流体管道泄漏监测技术领域。该方法包括以下步骤：S1：采集流体管道泄漏振动信号；S2：对管道泄漏振动信号进行四阶累积量运算；S3：进行递归最小二乘法(RLS)自适应滤波；S4：得到时延估计结果。本发明首先将传感器拾取的泄漏振动信号进行自、互四阶累积运算得到一维切片，这两个一维切片可以作为两个新的时域信号，采用RLS自适应滤波算法滤除相关噪声，从而抑制相关噪声，提高了信噪比，减少时延估计误差。通过该技术，可有效抑制流体管道泄漏振动信号因频散、多模态特性产生的相关高斯噪声，提高泄漏振动信号的信噪比，从而减少时延估计误差，最终可以有效减少泄漏定位误差。

技术领域

本发明属于流体管道泄漏监测技术领域，涉及基于四阶累积量的管道泄漏振动信号自适应时延估计方法。

背景技术

管道作为一种高效便捷的流体输送方式，已在天然气、石油、供水等流体输运中被广泛采用。因管道老化、腐蚀、人为破坏等，管道泄漏时有发生，造成巨大损失，因此研究流体管道泄漏定位方法具有重要的社会效益和经济价值。其中，基于时延估计的流体管道泄漏振动定位方法具有检测响应时间快、泄漏定位误差小的优点得到了广泛的应用。中国专利(CN108332063A)公开了一种基于互相关时延估计的管道泄漏定位方法，直接对传感器检测的时域信号进行傅里叶变换，通过在频域上对互谱密度函数加权后作傅里叶逆变换求取互相关结果。该方法通过对互谱密度函数加权，以减弱管道中声波反射和低频背景噪声干扰，提高了信噪比，减少了泄漏定位误差。但是，由于流体管道泄漏振动信号具有多模态、频散特性导致泄漏检测系统获取的数据含有大量的相关噪声，同时由于工况干扰的存在导致泄漏振动信号信噪比降低，导致基于互相关时延估计的流体管道泄漏振动定位误差较大。于是，封皓等提出了基于三阶累积量结合自适应滤波的时延估计算法(封皓,靳世久,曾周末,安阳,张溪默.基于三阶累积量及自适应滤波时延估计的管道定位方法[J].振动与冲击,2011,30(09):207-210.)。该方法采用三阶自、互累积量估计，抑制相关高斯噪声，然后经过自适应滤波算法进行迭代计算时延，但是这种方法信噪比较低时估计误差较大，甚至丢失估计参数。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供了一种基于四阶累积量的管道泄漏振动信号自适应时延估计方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

基于四阶累积量的管道泄漏振动信号自适应时延估计方法，该方法包括以下步骤：

S1：采集流体管道泄漏振动信号；

S2：进行四阶累积量运算；

S3：进行RLS自适应滤波；

S4：得到时延估计结果。

可选的，所述步骤S1具体为：

流体管道泄漏产生振动信号，被管道两端的加速度传感器拾取得到两路信号x₁(t)、x₂(t)，由于泄漏振动信号的多模态和频散特性导致相关噪声的存在，对于含有相关噪声的两路泄漏振动信号表示为：

x₁(t)＝s(t)+n₁(t)

x₂(t)＝αs(t-D)+n₂(t) (1)

其中s(t)为泄漏源信号，n₁(t)和n₂(t)为相关的零均值高斯白噪声，D为时间延迟，α为衰减因子。

可选的，所述步骤S2具体为：

对于含有相关噪声的两路泄漏振动信号x₁(t)、x₂(t)进行四阶累积量运算，自四阶累积量与互四阶累积量计算式为：