【儀表網(wǎng) 儀表研發(fā)】自1960年世界上臺泄漏噪聲相關儀問世以來，泄漏噪聲檢測系統(tǒng)有了很大改進，目前，噪聲相關儀已成為管網(wǎng)監(jiān)測中必備的檢測設備。其中基于泄漏噪聲信號的相關檢漏法在供水管道泄漏檢測中應用得為普遍。為維護管網(wǎng)安全運營，管道泄漏檢測與定位新技術、新產(chǎn)品一直是國內(nèi)外研究者關注的熱點。
多數(shù)泄漏噪聲相關儀研發(fā)商認為泄漏噪聲信號的感知性能是決定漏點定位精度的關鍵因素之一。為揭示檢測信號的振幅信息對漏點定位的影響規(guī)律，中國科學院聲學研究所噪聲與振動重點實驗室研究員高艷以及巴西圣保羅州立大學教授Mike Brennan等科研人員共同開展了管道泄漏噪聲信號振幅失真(削波或量化)對相關檢漏法性能影響的理論、數(shù)值和實驗研究。
相關研究成果近期在線發(fā)表于期刊Journal of Sound and Vibration。
基于埋地供水管線泄漏所激發(fā)的管內(nèi)聲壓和管壁振動的理論模型，研究人員引入SIGNUM函數(shù)對這兩類檢測信號進行削波/極性化處理，同時有效保留了信號中的過零點信息(圖1)；結合Van Vleck早期提出的削波信號理論和隨機電報信號理論，建立理論模型并推導出削波信號的互相關函數(shù)(CCF)和互譜密度(CPSD)的解析解和近似解；闡明了振幅失真對相關檢漏法性能的影響規(guī)律。
研究結果表明，當保留噪聲信號的過零點信息時，即使發(fā)生嚴重振幅失真，也能得到準確的時延估計，從而實現(xiàn)漏點定位。如圖2所示，分析PVC管道漏水檢測的聲壓和加速度信號可見，削波對互相關系數(shù)影響微乎其微。
該研究成果對泄漏噪聲相關儀的研制具有重要指導意義，即自動增益控制電路以及多位AD轉(zhuǎn)換器并非設計關鍵；當泄漏噪聲不小于AD轉(zhuǎn)換器的小分辨電壓時，即可實現(xiàn)準確的時延估計。
該研究受國家自然基金(No. 11774378)以及FAPESP, SABESP資助。
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