基于分布式光纤的埋地自来水管多点泄漏定位方法分析

基于拉曼散射测温原理，利用分布式光纤对UPVC（硬脂聚氯乙烯）和铸铁自来水管道进行模拟泄漏点定位实验。首先对采集到的原始Anti-Stokes光信号进行滤波平滑处理，再利用相关系数法对温度检测信号进行分类分析，识别自来水管有无泄漏发生，最后通过选择性阈值法识别出UVPC管以及铸铁管中的泄漏点位置。实验结果表明，该系统运行稳定且能够准确识别自来水管泄漏情况。选择性平均阈值法的使用，能够对200 m的埋地自来水管道准确地进行泄漏点的定位，定位误差为0.25 m～0.65 m。     

基于Sagnac光纤干涉仪的管道泄漏检测和定位技术

研制了一种基于Sagnac干涉仪的分布式光纤传感器,可实时进行管道泄漏检测与定位.阐述了该传感技术的工作原理和泄漏点定位方法,并推导了泄漏引起的光信号相位变化表达式。管道泄漏实验结果表明,水压为0.3MPa时,该技术能有效地检测到管道泄漏的发生并准确定位。     

输气管道泄漏的波达时差交叉定位方法*

为了实现对管道泄漏位置的三维定位,该文提出一种基于波达时差法的交叉定位方法。将传感器阵列布放在不同位置,通过波达时差法获取远场泄漏声源的两组空间方位信息,对两组方位交叉求取空间伪交点从而完成定位。建立泄漏定位实验平台,分析了多种互相关方法以及阵列孔径、布放间距、泄漏位置等因素对延时估计和定位精度的影响。实验结果表明:选取基本互相关法对泄漏信号的10 500 Hz分量进行互相关分析,能够获取稳定的延时估计结果;在有效信号检测范围内,增大阵列孔径和布放间距能有效减少误差;该文方法相较于现有波达时差法能有效提高距离原点4 m以上泄漏位置的定位精度。     

一种用于管道泄漏声定位的可调Q因子小波变换分析方法

针对泄漏声发射信号的非平稳随机特性,进行了泄漏声信号可调Q因子小波变换(Tunable Q-Factor Wavelet Transform,TQWT)的理论分析和实验研究。首先通过对典型泄漏声信号的TQWT分析,研究品质因子和分解尺度对泄漏声特征提取的影响。然后根据峭度最大原则,优选出适合泄漏声信号分析的TQWT参数。在此基础上,提出了一种基于TQWT提取管道泄漏声特征分量的方法,并将提取的特征分量进行互相关分析用于管道泄漏定位。实验结果表明,利用该方法可以有效提取出泄漏声信号中的特征分量,从而更好实现泄漏定位,定位误差较小。该项研究工作为实际工程管道泄漏检测提供了可行的解决方案。      

自来水铸铁管道泄漏声信号频率特征研究

针对基于声发射技术的自来水管网泄漏检测定位方法，研究因泄漏而形成的声信号频率分布及不同泄漏量对频率分布的影响。实际泄漏检测时，通常采用互相关法估计泄漏信号到达不同传感器间的时间延迟实现漏点定位，因此，借助互相关分析法研究了管道的不同口径及泄漏信号传播距离对泄漏信号频率分布的影响。同时，泄漏声信号的传播不可避免要经过管道间的接口，因此分析了两种管道接口对信号频率成分的影响。进而为设计合理的管道泄漏检测过程提供依据，并为泄漏声信号形成及多种因素对泄漏声信号特征产生影响的机制研究奠定基础。     

偏振态对分布式光纤泄漏检测系统的影响研究

研制了一种基于Sagnac干涉仪的直线型分布式光纤传感器,可实时进行管道泄漏检测与定位。分析和研究了该干涉仪的泄漏检测原理、泄漏源定位方法以及光偏振态对传感器性能的影响。当两束光偏振态相同时,系统具有最佳的性能;当两束光正交时,无法实现信号检测。管道泄漏的实验结果表明,该系统能较准确地确定泄漏源位置,且定位误差为0.69%。     

新型分布式光纤管道泄漏检测技术及定位方法研究

介绍了一种基于萨尼亚克(Sagnac)干涉仪的直线型分布式光纤管道泄漏监测系统,实时进行管道泄漏监测和定位。此系统有两条传感光纤,可有效提高管道监测距离。推导了泄漏信号引起的光信号相位变化表达式;分析了该干涉仪应用于泄漏检测的原理及其泄漏源定位方法,并在分别距两传感光纤末端的法拉第旋转镜为3.990km和4.024 km处进行了泄漏检测实验。管道泄漏实验结果表明,该系统较准确地确定了泄漏源位置且定位误差小于1.05%.     

基于小波包能量谱的分布式光纤燃气管道泄漏监测及实验分析

基于Mach-Zehnder/Sagnac混合干涉仪原理,利用分布式光纤对城市燃气管道进行泄漏监测模拟实验研究。对测量光纤长4 km和6 km时的干涉信号利用小波包能量谱提取法和绝对距离法相结合的方法诊断管道泄漏与否,再结合频谱图进行泄漏定位,最后对系统的虚警率(false alarm rate,FAR)进行了分析。结果表明,与传统直接通过频谱图识别零点频率的方法相比,虚警率降低了8.475%,能够更准确地识别燃气管道泄漏与否,从而提高系统监测及定位的可靠性。     

一种超弱光纤光栅阵列的定位方法

光栅定位是大规模超弱光纤光栅阵列制备及铺设质量检测的关键技术之一。针对传统光时域反射仪定位超弱光栅时存在的问题,提出了一种超弱光栅阵列的相位-强度二维定位方法。该方法采用光栅时域反射技术查询阵列中的单体光栅,通过调节选择脉冲和入射脉冲之间的相位差,捕捉反射信号的光强峰值,实现对目标光栅的准确定位。构建了超弱光栅阵列的定位系统,对1009个平均反射率-34 d B、间隔2.5 m的超弱光栅阵列进行了定位实验,定位误差小于10 cm。     

基于光纤光栅振动传感的石油管道安全监测系统研究

针对目前管道泄漏监测与安全预警技术的不足,提出了光纤布拉格光栅(FBG)振动传感的方法,搭建了管道振动信号实时监测系统,并在石油管道上进行了现场实验。通过对实验得到的时域信号进行初步分析,以及采用基于偏最小二乘判别分析法(PLSDA)的模式识别方法,可以对管道上的噪声、铁锹敲击、铁锤敲击、电钻钻孔信号进行有效区分,且信号识别正确率达到96%,得出FBG加速度振动传感器系统检测管道振动信号具有可行性的结论,为石油管道运输中存在的打孔盗油等破坏性行为的监测提供了可行方案,从而实现管道上振动信号的实时在线监测与科学管理。     

光纤式输油管道安全预警系统

提出了一种基于光时域反射原理(Optical Time Domain Reflectometer,ODTR)和分布式光纤传感器的输油管道泄漏实时监测技术。当输油管道发生泄漏时,光纤所处的温度场发生变化,利用光纤后向拉曼散射的温度效应,通过测量该处的温度变化来判断管道泄漏;当发生人为破坏(盗油)事件时,所产生的振动、压力等扰动信号使在光纤中传输的后向瑞利散射光产生明显的损耗特征,通过测量其光强的变化来检测管道是否受到扰动或破坏。用ODTR技术实现对光纤测量点的定位。实验结果表明,光纤长度5km(可延长),测温范围0～90℃(可扩展),温度测量偏差小于+ 5℃,对扰动外力和温度的定位偏差小于15m。该检测技术可以有效地提高输油管道泄漏监测的水平和油的防盗水平。     

固定干扰源存在下的管道泄漏检测和准确定位

为了解决固定位置的声/振动干扰源引起的管道泄漏声检测的虚警或者漏点定位错误问题,利用泄漏信号源和固定干扰源之间的独立性,通过盲卷源分离算法得到泄漏信号在一定代价函数下的最优估计,并将该估计作为输入信号从检测信号中自适应预测得到泄漏信号,这样就可以保留泄漏信号中的时延信息。对实际检测信号的处理表明,应用提出来的方法可以有效的去除检测信号中来自固定干扰源的噪声,同时不损失泄漏信号中的时延信息,可在固定干扰源存在时实现管道泄漏有效检测和准确定位。      

天然气管道泄漏的声-压耦合识别方法*

为了提高对城市燃气管道泄漏检测的准确性,该文提出了一种基于声波与压力波耦合的识别方法,并通过实验考察了它的可行性。实验发现管道的气体泄漏引起了两个显著特征,即泄漏噪声与压力下降。泄漏噪声的强度随泄漏量增大而增大,但噪声的频率基本保持不变;管道内压力降低的速率与泄漏量大小正相关。据此发展了一种基于相关算法的泄漏耦合识别方法,通过判别泄漏噪声与压力降是否同时出现,以及相关函数值大小与阈值对比,来判别泄漏是否发生及其大小。实验验证了耦合识别方法的有效性,并展示了比单一信号识别方法更好的抗干扰能力。     

一种用于高压输气管道泄漏检测的次声传感器的研究

研究了一种用于检测高压输气管道泄漏次声波的次声传感器。针对管道泄漏频带宽,频率低的特点,该次声传感器换能元件选用电容式传声器,设计了一个前端耐压壳,将前端敏感单元与前置放大器隔离,可耐12 MPa静态压力;通过对比信号放大电路,实现了对调制电路优化设计,使得在1 Hz以下频段仍有较高灵敏度,传感器自噪声降低;该传感器只对声波敏感,对振动的灵敏度平均值1 mV/g,具有很好的抗振动干扰性能。测试结果表明：该传感器能有效地检测到声波信号,频率响应范围0.5 Hz至300 Hz,覆盖了管道泄漏次声频带和低频可听声频段,不放大的Ⅰ档灵敏度200 mV/Pa,Ⅱ档和Ⅲ档分别将信号放大5倍和20倍,输出信号的自噪声小于15 mV,该传感器可适用于天然气输气管道的泄漏监测。     

基于分布式光纤传感阵列的管网泄漏监测系统研究

复杂液压管网的泄漏检测是液压系统面临的难点之一.采用LabVIEW与FoxPro数据库结合的方法,开发了阵列式光纤传感管网泄漏监测系统软件.该软件控制NI公司数据采集卡PXI-6133采集经调制后的光纤传感器干涉信号,再对获得的信号进行降噪处理,根据降噪后的波形是否出现零点频率判断管道是否泄漏并进行报警;该系统还可实时...     

基于分布式光纤传感器的管道安全检测

输油管道在运行时存在着泄漏、堵塞等不安全事件,利用分布式光纤传感器检测管道泄漏、堵塞信号,可以实时检测管道沿途所发生的不安全事件.利用相关性法确定两个测试信号的延时便可计算不安全事件发生的位置.阐述了该检测方法的原理及定位方法,通过理论分析及试验表明该方法可以提高管道不安全测试的定位精度及灵敏度.     

炉内管道泄漏声检测与定位系统的研究现状

电站锅炉管道泄漏的声检测与定位系统,已经越来越广泛地应用于电站锅炉。该系统主要利用声学技术检测炉内管道的泄漏状态,并利用多传声器定位机理对泄漏点进行定位,有效地减少了由管道泄漏引起的非计划停炉,这对电站锅炉来说意义尤为重要。本文分析了炉内管道泄漏声检测与定位系统的关键技术,介绍了该系统的发展概况及应用现状,并提出了改进方向。     

基于光栅阵列的城市轨道列车定位与测速方法

针对铁路及城市轨道交通运行环境多变、监测距离较长且监测方法易受雷电影响等问题,提出了一种基于光栅阵列的列车定位及测速方法.该方法利用抗电磁干扰能力强、复用容量大的超弱光栅阵列构成振动传感网络,采用非平衡马赫-曾德尔干涉解调法实现对列车运行振动信号的检测,在小波降噪后通过基于短时能量分布的端点检测法来实现对列车的精确定位,并利用相邻测区之间的距离与列车抵达的时间差来推算列车在该区域的运行速度.为验证该方案的可行性,在武汉地铁7号线湖工站至野芷湖站间搭建了实验系统进行现场测试.实验结果表明,该方案能实现对列车实时位置的精确定位,且测速误差为±2km/h,且经过长时间的测试,基于该方案的系统具有很好的可靠性和稳定性.     

基于声发射和GAN-CNN的铝合金管道法兰 连接松动泄漏检测*

面向管道法兰连接松动引起的泄漏检测需求,为解决数据样本不足和减少特征指标手动选取的繁琐环节。本文,考虑到生成性对抗网络（GAN）作为数据扩充工具,已被证明能够生成与真实数据相似的样本数据。同时,卷积神经网络（CNN）作为一种深度学习方法,为自动提取数据的特征提供了一种有效的方法。开展了基于GAN和CNN的铝合金管道法兰连接松动泄漏检测研究。首先,搭建管道泄漏标定和数据采集实验台,利用声发射技术获取不同等级的原始泄漏信号。其次,采用GAN生成样本数据扩充原始数据。同时,为了评估生成模型的性能,引入统计特评估生成质量。最后,将生成的样本数据与原始数据设置为不同训练集,基于卷积神经网络构建智能分类检测模型,应用于管道泄漏检测。同时,分类检测结果与小样本智能分类方法SVM进行了比较,实验结果表明,基于GAN和CNN构建的智能分类模型可显著提高管道法兰连接松动泄漏检测精度。     

基于支持向量机的分布式光纤泄漏检测定位系统及实验分析

针对基于Sagnac和Mach-Zehnder混合干涉仪的分布式光纤管道泄漏检测定位系统进行了泄漏实验,采用在1 km~9 km之间的20组泄漏点样本,依据支持向量机建立样本数据的回归模型,对支持向量机的相关调整参数进行了优化,对系统的灵敏度进行了分析。实验结果表明,经SVM回归分析可得,处理后样本比实验所得泄漏点位置更接近实际泄漏点位置,传统定位方法得到的泄漏点位置平均绝对误差为118.85 m,经过回归分析后样本的平均绝对误差为92.01 m,定位精确度达99.85%,定位精度提高;当泄漏点距法拉第旋转镜的距离越远,检测系统的灵敏度越小,当泄漏点位置超过10 km时,系统的灵敏度低于0.5 Hz/m。