1、供水管道泄漏噪聲傳播特性及泄漏定位技術(shù)分析中文摘要中文摘要供水管道泄漏不僅浪費(fèi)寶貴的水資源和生產(chǎn)資金，而且會(huì)對(duì)管線本身、道和建筑物的地基造成破壞，危害公共衛(wèi)生安全，家很早就開(kāi)展了檢漏技術(shù)及設(shè)備的研發(fā)工作。在眾多關(guān)檢漏儀是比較先進(jìn)的儀器，但由于主fI謹(jǐn)是國(guó)外產(chǎn)品，價(jià)格比較昂貴，在我國(guó)只有大型自來(lái)水公司和專(zhuān)業(yè)管道檢修公司、*配備了這種儀器。在使用這種儀器時(shí)，檢漏人員往往只能被動(dòng)地接受檢測(cè)結(jié)果。如果在儀器中采用合適的信號(hào)處理技術(shù)對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析，評(píng)估檢測(cè)效果,就能提高檢漏效率。將這樣的管道泄漏定位系充在供水行業(yè)普及和推廣，將會(huì)提高有效門(mén):供水能力，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。，工正確認(rèn)識(shí)泄漏噪聲在供

2、水管道中的傳播特性是采用合適的信號(hào)處理方法、提:估漏的聲干擾，泄漏噪聲受漏孔狀沖、水壓、管道材質(zhì)、埋設(shè)條件以及在傳播中衰減等富因素的影響，泄漏噪聲的信噪比、帶寬等特征千差萬(wàn)別，而盡可能多地獲取泄漏噪聲的相關(guān)信息可以提高時(shí)延估計(jì)的精度。針對(duì)上述問(wèn)題，論文的主要研究工作如下!：徒用祀丁腐忙勺“上紀(jì)仁卜辻詁計(jì)根據(jù)泄漏噪聲產(chǎn)生機(jī)理和實(shí)際采集數(shù)據(jù)的分析，泄漏噪聲是高斯分布的隨叱機(jī)信號(hào)，雙譜時(shí)延估計(jì)方法不能應(yīng)用在供水管道泄漏定位中。聲導(dǎo)管理論表明，.聲波以非頻散的平面波和頻散的高階聲模態(tài)形式在管道流體中傳播。在實(shí)際管道中，引起管壁徑何振動(dòng)的主要是在管道水中傳播的聲波，供水管道的峽定位是川基于流體傳聲的泄漏

3、定位技術(shù),泄漏噪聲平面波可以傳播較遠(yuǎn)的距離。以活塞在，J管道n流體中平，世界各國(guó)非常重視供水管道的漏損控制工作，發(fā)達(dá)國(guó)檢測(cè)儀器設(shè)備中，基于時(shí)延估計(jì)技術(shù)的相位精度信噪比、帶寬和測(cè)的性能存在各種噪于流體傳聲的泄漏定位技術(shù)，泄漏噪聲平面波可以傳播丈管道流體I中運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生微弱壓縮波和微弱膨脹波為模型，推導(dǎo)了彈性圓管度公式f關(guān)性，在泄漏噪聲以波傳播的頻段中,互譜相位譜的相位隨頻率呈線性變化；相干函數(shù)在頻域上反導(dǎo)目映了源信號(hào)的最小信噪比以及兩個(gè)信號(hào)的相關(guān)程度。因此，蹴提出基于互譜/-1漏定位方法,根據(jù)互譜相位譜和相干函數(shù)獲得泄漏噪聲的頻率諦信噪町等信息。由于實(shí)際檢測(cè)數(shù)據(jù)是有限的,在互譜的計(jì)算中，通過(guò)對(duì)藪據(jù)進(jìn)

4、行合理技地分段處理以減小隨機(jī)誤差和各種偏度誤差。在泄漏噪聲信噪比較低的情況下,省兩幀互譜相位譜中辨識(shí)出相位呈線性變化且變化趨勢(shì)一致的頻段，可以估計(jì)泄漏噪聲的頻帶。將兩幀互譜相位譜中的相位數(shù)據(jù)相減得到互譜相位差譜，在泄漏互功率譜柑位譜從相位關(guān)系上反映了兩個(gè)信號(hào)的相關(guān)性，在泄漏噪聲以平面波傳播的頻段中，互譜相悝譜的相位隨頻率呈線性變化；相干函數(shù)在頻域上反映了源信號(hào)的最小倍噪比以及兩個(gè)信號(hào)的相關(guān)程度$因此，論文提出基于互譜分析的泄漏定也方袪，根據(jù)互譜相位譜和相干函數(shù)茯得泄漏噪聲的頻率范圍.信噪比等信息由于實(shí)際檢測(cè)數(shù)拯是有限的.在互譜的計(jì)算中，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行合理地分段處理以減小隨機(jī)誤差和各種偏度誤菱。

5、在泄漏噪聲信噪比較低的情況下，在兩懺互譜相位譜中辨識(shí)出相位呈線性變化且變化趨勢(shì)一致的頻段，可以估計(jì)泄漏噪聲的頻帶。將兩幀互譜相位譜中的相位數(shù)據(jù)相減得到互譜相位差譜，在泄漏重慶大學(xué)博十學(xué)位論文重慶大學(xué)博十學(xué)位論文IIII噪聲的頻帶內(nèi)，相位差呈水平變化，易于人工和計(jì)算機(jī)輔助識(shí)別泄漏噪聲的頻率范圍。實(shí)際檢測(cè)中將互譜相位譜、互譜相位差譜和相干函數(shù)相結(jié)合估計(jì)泄漏噪聲的頻帶，據(jù)此設(shè)置帶通濾波器的通頻帶，提高了泄漏噪聲的信噪比，因而提高了時(shí)延估計(jì)的精度和檢測(cè)結(jié)果的置信度?；プV分斤的結(jié)果能夠?qū)z測(cè)效果作出評(píng)判，提高檢測(cè)效率。與PSOUndse亦:相關(guān)儀進(jìn)行了檢測(cè)比較,基于互譜分伸的檢測(cè)方法提高了泄漏定位的I精

6、度和可信度，并可減少誤報(bào)。I:址當(dāng)被檢管段上有多個(gè)泄漏時(shí)，會(huì)影響泄漏定位的效果。通過(guò)多源時(shí)延估計(jì)吐信號(hào)模型研究了多信源對(duì)時(shí)延估計(jì)和互譜分擁的影響,分斤了多源情況下互譜相汶位譜、互譜相位差譜和相干函數(shù)的形態(tài)特征，可用于多漏點(diǎn)的辨識(shí)和定位，在實(shí)踐中驗(yàn)信號(hào)泄漏噪聲在管道中的屬速度受議腑、壁厚等因素的影響況在某些相情況下采用現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的方法可滋得較準(zhǔn)酈聲速。當(dāng)被檢管段是由不同型號(hào)管曲位的誤差。供1帶，的效果。出詁定它的浪呈：莊以召冷H：衛(wèi)詁-J段時(shí)、管網(wǎng)信息化官道的提供了聲速確的聲速籃被檢管段置會(huì)不大型號(hào)/管線詳實(shí)的基本數(shù)據(jù)，根據(jù)各段管道的長(zhǎng)度和聲速可以提高定位精度,據(jù)此提出了異型管道泄漏定位的計(jì)算方法

7、并給出檢測(cè)些實(shí)例和程序算法。檢測(cè)系統(tǒng)增加這兩個(gè)輔助功能可以提高其適應(yīng)某些復(fù)雜檢測(cè)條它件的能力。羽石戟時(shí)匕時(shí)注!疋辻氏平切云:：與帝土忖霄訣丿割I(lǐng)汁上卍門(mén)在虛擬儀器開(kāi)發(fā)平臺(tái)LabviEW上實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)程序。關(guān)鍵詞：供知道，泄漏定位，聲導(dǎo)和聲速可以提高定位稱(chēng)度，據(jù)此提出了異型管道泄漏定位的計(jì)算方法并給出檢測(cè)管，時(shí)延估計(jì)，互譜分斤汛譏凹乍輔fil.J.r.；：可展繪訂山H乜:卄肌民件的能力。在虛擬儀器開(kāi)發(fā)平臺(tái)LabVIEW上實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)程序。關(guān)鍵詞：供水管道，泄漏定位，聲導(dǎo)管，時(shí)延估計(jì)，互譜分析water,SOtheleaklocatinisat學(xué)牌中尋位sound.Theplanewaveofwate

8、r,SOtheleaklocatinisat學(xué)牌中尋位sound.Theplanewaveof英文摘要英文摘耍ABSTRACTLeakagenotonlywastesbothPOUm1Watiesouesandproductionfunds,butalsoakendangersthepipenetworkitselfandthefoundationsofroadsandbuildingsandcausespublichealthrisk.Theneedtoconservewatermotivatesallcountriesoftheworldto訕人爲(wèi)渺碼癱四嘛莊罟PlrOgrad.Thett

9、echiquim已a(bǔ)nd叫quipdinum如匯butalsoendleakagelocat比肥砥“為站煽忠醫(yī)憐總息豊評(píng)me酬即買(mǎi)躺船咂輜耗口陋ThesesdWilrWIULLUUV4-ensive,SO匚入制detictionthem.Whenkaksupply-companiesandprofessionalpipelinedetectioncompanies*possessusing釀利駅煤咆ak%廐油需氐監(jiān)監(jiān)訕沽卅e聘鹽si蚪y(tǒng)detect搦皿展即叫啊hThesedevic磔aremainlymusedacturedabroadand.expensive,sothatonlylarge

10、waterappropriatesignalprocessingtoanalysesignalsinthesedevices,itisuseftowMate忍測(cè)點(diǎn)幽鈕理削贅閭vTefficiencyEf馭昭eak*locationsystemshave咚beeEpopul翳an%romot刪用atesup卿叫apadtypf薇erworks畫(huà)扭樞葩$打曾昭.加中enomlousecoomihenefwUiaiUocialihenefitaiialbeproducedim川疋se:迅叫弊做勺to沁pt1apptopriaticslgnallproiiS：slng匸andGmpr0ViJtthed

11、okahjoni埠口般衛(wèi)凸)!propagationfcharacffiMticirlfi?kage訓(xùn)osem苛和呼k期恤iicorrecflQ.delawiesuimatiioHi1ddxolpaeticulari曲梅優(yōu)竹弧逬d.conditioi.護(hù)詁呪硝H雎城刖徒t曲皆痕謝1艇noise,measuring!timeinterval.arevariousunwantdactensCicsorIdJcagenoisemustbeknownwrrectly;Theinterferencenoisesinpipelineandthereareseveralfactorsinfluencingt

12、heleakqgen.oise，performanceof磁號(hào)metZ,sittipedelayestLmationdependsonparncularapplicationsuchasorificetype敘今.SySlFess.ure,pipematerialscompositionDfthegroundaydconditioirThevarianceoftimeddayestimation諂subjecttosignal-to-noiseratioandsoundattenuationinpropagation.Thecharacteristicsofleakagenoise,such廣

13、bandwidthofleakage且輛帛measuringtimeinterval.Therearevariousunwantedsignal-tnoiseratiobandwidthJofleakagenoise,dependontheparticularchcter帰犠*流長(zhǎng)冊(cè)曲皿諷sh贍器；：豊腫隘吧蹲朝加轎站甌are,rgebandwidthofleakagethepropagationdtar；interferencenoisesinsoundgnqijmaiiKLWbrkuoAdthi比HaesismiSasfo)llowsT：n,Thediancteristies“fk：止咚T

14、ioise.SLich必H(i)Based展analysisof痕訓(xùn)他呻祁縣1;避電11勺妙鴻顯咻應(yīng)leakagepnotismBFdco|l貂芯眼和熬拼應(yīng)霑簞與刖虻iMo御8gnakthatmeets州會(huì)刊応0thebispectrumtimedelayestimationmethod.couldntbeusedinleaklocationofimprovedoygettingmoreavailablelnfomiatjonoileakagenoise,waterpipeline.Acoustic】ducttheoryshowsthatacousticwaveinthewaterwithin

15、pipeJncmamworkmthisthesisisasfollows:月comprisesbothnon-dispersiveplanewaveandispersivehigherorderacousticmodes.The*adia憎brationfipew腫曙醮薩exceedbythsundtravelingSothebispectnitntimedelayestimationmethodcouldntbeusedinleaklocationofwaterpipeline,AcousticducttheoryshowsIfhatacousticwaveinthewaterwithinp

16、ipecomprisesbothnorniispersiveplantwaveanddispersivehigherorderacousticmodes.Theradialvibrationofpipewallispredominantlyexcitedbythesoundtravelinginleakagenoisepropagatelongerdistanceinwater.Basedonthemodelthatamovingpistoninawater-filledpipeproducesaninfinitesimalcompressionwaveand別掘聊臨護(hù)ex細(xì)sqo汽紂哪efm

17、uia叫比畫(huà)淋雅謝凡即潮汎陥QiastiiJdlirisdiPPaatelongerdistanceinwater.Basedonthemodelthat亂皿譏嗚疋蔥空衛(wèi)盤(pán)叫聰trummphases円曲舲therelationibetLe的叫ignaiSfromthphlseieiatfioniShiyiiiMhe閉haseis認(rèn)inear誡機(jī)freqUenc汀訊建hecRosSspectranphakspecrtrum那題靶曲1戰(zhàn)甲出專(zhuān)陽(yáng)贏adgethatleakagoisepropagainplanewaveThecoherencefunctionshowstheleastsignalto

18、noi/i。ofsourc,signalandtowhichdthetwoCross-powerspectrumphasesreflecttherelationbetwen新彈呷幽旳也pjiasidel品號(hào)linearwithfrpruencyd咻珂闘-specphasebasedoncross.:powerpectralanalysisisPSentedBasedoncross.spectral川呵們胡鬆herencefunct腫ktheinformationutfrequencyphasespectrumfunctionktherangeandcoherencefunctionshowst

19、heleastsignaJ-to-noiseratioofsourceaJandtowhichsignal.to.noiseratioofakagoiseYsobtained.AdoptingpropermethodtosegmentdatadcEree-thetworeceived或嗣s眈館1釀edinfrequencydomain.Sothemethodofleakcallreducerandomerrors用航VariousbiaserrorsincrOSS。powerspectralanalysis.Inthe岡flfcsignarito.nolratiokthebanmof印eaka

20、genoisdcalbecase運(yùn)sti艇edby艦曲昕佩順皿覘衆(zhòng)計(jì)肘岷aranduniformi護(hù)曲忠!卿撤冒alsdifferencefipii鷗蝎詢(xún)能。遜。ss.fspectwLphasesspaittra.itfithfruquentyof汀1eaiage臚戸恥theaasf強(qiáng)re冊(cè)認(rèn)呷盤(pán)門(mén)椚的崩聲庇i硬臨牡biseism甌estimatedb斶tf舉醍懇mpuJer爲(wèi)de討愉ifcation耽琳ticek內(nèi)闕b訊器鵡“能乍歆用as晶sp囂um；%c;ossspe譽(yù)ah：ph業(yè)林器譏爲(wèi)叫詢(xún)ohereftcefunction,thebandofleaknoiseisobtainedand

21、thepassbandsofbanassdifferenceofphasedataoftwocross-spectralphasespectra.Inthefrequencyrari網(wǎng)oroftimeestimationandconfidenceof.leakLeakagenoise,thwis謁甜呦1,sotheitufncyrangeoFiekageareimprovedduetotheimprovementofsignal-to一noiseratiooleakagenoise.Theeffectf如畠血眺耐転呱aluate護(hù)thro跖哩poweNspeWKmanalysis，宙測(cè)嚨tec

22、tingefficiencyiissimprovod.制鬧昏嚴(yán)艸幀服尿1或康蝕餐淞覽豊cting詡囲唸那池輒曲ss.porbsppectrumilys悟mpreB嗣accuLM讐當(dāng)iabilit：of5呃卩晦l払Ikcan出碳creaseJIfalse関armyofh心山TlleLexistencefltipleleaks迸nTpipeline詢(xún)fctsthe賀ak叫馬尿妙血門(mén)sisnallimodel說(shuō)fmukitplMsounescis譏sed【齟Mesmb廿呃字霞館社他彈輪tmumpt喇sM1電。乩血協(xié)巒晦deiystimajtionEfffhctoss.powiertsineitral

23、analysiSThe(s帕petfeatureof.cross.speictrum尿0岸tral砧a尊spectrum彳罟監(jiān)Incloherenceunstiionv；is：analysedinefecase|:fmulti，p|esourcesacanbeusedtoidentfy己吧船蕊刖尿怖1訓(xùn)s.ptijekthefects恥ap噱ing皿rossowersignalmodelofmultiplesourcesIsusedtoresearchtheaffectionofmultiplesignalIV.sourcesontimedelayestimationandcross*powc

24、rspectralanalysis.Theshapefeatureofcmss-spectnimphasespectrurn,cross-spectralphasedifferencespectrumandthecoherencefunctionisanalysedinthecaseofmultiplesources.ThatcanbeusedtoidentifyandLocatemultipleleaks.Inpractice,theeffectsofapplyingcross-powerspectralanalysistodetectmtiphhakvalidated*spectralan

25、alysistodetectmtiphhakvalidated*VVonthepipematerial，Tllevelocityofplanewavewithinthepipedependsmaidyintenlaldi卡鋤etWS*11thickness,etc.Themethodstogetmorespectralanalysistodetectmultipleleaksarevalidated.ofdlfierent；,熾戀0謎曲hrMt除.t網(wǎng)f鹹贏常誡囲缶漏霊詢(xún)期幀鍛pipttnateri；曲翹即nfrmBttZatkon礙feWGe：ThBpplylwfitwohkgetvrosE

26、書(shū)咕bom恤pipm唱汀:腫蔦卅隊(duì)蠱淞邯mu戀be點(diǎn)】血滬.磚types,usingcithervelocityofonetypeoraveragevelocityincreaseserrorofleaklen礎(chǔ)aIldlocation.Thein：ex鋤pletthepipf*locatealeakiniliioreaccuratepositionaveracloussoundsPeedtheofeachliRlesegmentThecalculatjjnmethodpresenteJand孤ileifiCftF邊血d口ofw出町詛ppi#口釈providesdetailede豁enti制a

27、ke怡the腰囁艸計(jì)軸孤罕餾c抵您前komecomplextestconditions*-lengthandvelocityofeachlittlesegmentThecalculationmethodispresentedpaatto肌Thedetectionapplicationisbuiltinthevirtua1instrumentdevehpingdetectionsystemtoadapttosomecomplextestconditions,Thedetectionapplicationis.builtinthevirtualinstrument麻弭押；幾関厲徹命申+八KeyWr

28、ds:WatersEpypipeline,Leaklocatin，學(xué)cousticductTimeelJayestimation,Cross,powerspectralanalysisdetectionsystemtoadapttosomeKeywords:Watersupplypipeline.LeakLocation,Acousticduct,Timedelayestimation,Cross-powerspectralanalysts1緒論1緒論1.1水危機(jī)與供水管道漏損控制的意義水是生命之源，陸地上所有的部分，如果失去體重15%20%的水量，生理機(jī)能就會(huì)停止。地球的儲(chǔ)水量中絕大部分是海

29、水機(jī)陸地淡水僅占詬扌8鮭耦與人類(lèi)生活密切的江河、淡水湖和淺層地下水等淡水,又僅占淡水儲(chǔ)量的扌i34%【i】。（人逍1的迅速增力加和城市化的加速、日趨嚴(yán)重的水污染以毀全球氣候變化是導(dǎo)致缺水的主要原斟聯(lián)合國(guó)的人類(lèi)環(huán)境和世界會(huì)議己發(fā)出警告：人類(lèi)在石油危機(jī)之后，下一個(gè)危機(jī)就是水。保護(hù)和有效合地利用水資源,是世界各國(guó)政府面臨的一項(xiàng)緊迫任務(wù)。我國(guó)的淡水資源總量占全球水資源的時(shí)，,居世界第四位，但人均占有量為世位油是嚴(yán)重缺水的國(guó)詠堿國(guó)緊缺的水和巒源在時(shí)間和空間上的平的提高和人口的增加，很多地區(qū)特別是在題，有些嚴(yán)重缺水的城市已采取污水回用的007年初的降措施生命都要依賴(lài)淡水。人體內(nèi)的水分占體重的大界人均占有斷

30、發(fā)生水資源短江匯合1魅的重卿喺0卿遭受了百年一遇的特大干旱,水量?jī)H為正常降水；量的丑成左右。由于長(zhǎng)江和嘉陵江水位罐下降，導(dǎo)致主城供水系統(tǒng)取水困難,謹(jǐn)慶市主城區(qū)一度有負(fù)葡萬(wàn)買(mǎi)面臨缺水危機(jī)冷】。找址從自然水到能直接飲用的自來(lái)水，要使用物理、化學(xué)、生物等方法進(jìn)行水質(zhì)處理，一般要經(jīng)過(guò)反應(yīng)、絮凝、沉淀、過(guò)濾和消i而取水、加壓供水還要消耗的電能。從水資源的匱乏和水的制備過(guò)程考慮，自來(lái)水的成本是很高的t儀專(zhuān):衛(wèi)坷與世界發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)用水模武粗放卜不合理地利用和浪費(fèi)導(dǎo)致?lián)p失一亦.半以上的水資源。因此,借鑒國(guó)外先進(jìn)節(jié)水經(jīng)驗(yàn)，改變生活習(xí)慣、注意節(jié)約用水、提高水資源利用離是緩解解日益緊張的用水狀況的有效途徑。另

31、外卜國(guó)外許多城市m還非常注重供水管網(wǎng)系統(tǒng)的檢漏工作卜及早發(fā)現(xiàn)輸并及時(shí)修復(fù)。磁達(dá)國(guó)家的管消耗%：-1隸冊(cè)供瞬%萬(wàn)噸的備當(dāng)可觀詼算卜則一天多損失4質(zhì)環(huán)境變化叫地震、滑坡等一）溫度變化、水的管壁爛洞，管，而道泄漏造,萬(wàn)噸，經(jīng)濟(jì)埋地供壓過(guò)高、操作不當(dāng)產(chǎn)生水錘或地面重壓引起的爆管，銹蝕、雜散電流腐蝕等引起道接站和閥門(mén)、消防栓等附件漏水【】側(cè)。供水管道泄漏不僅浪費(fèi)寶貴的水資源和生產(chǎn)資金且對(duì)管道自身洱建筑物和公路的地基造旺成破壞，污物也可能從管道破損處進(jìn)入供:水系統(tǒng)給公共衛(wèi)生帶來(lái)危害。在水資源AM掃水裁畑心業(yè)I黒則一丸狂:肘丿高咼噸，經(jīng)濟(jì)損失達(dá)11萬(wàn)元人民幣，全年的損失是相當(dāng)可觀的。埋地供水管道發(fā)生泄漏的原

32、因很多，如由于地質(zhì)環(huán)境變化（地蕊.滑坡等人溫度變化*水壓過(guò)高、操作不當(dāng)產(chǎn)生水?dāng)[或地面重壓引起的爆管，銹蝕、雜散電流腐蝕等引起的管壁爛洞，管道接口和閥門(mén)、消防桂等附件漏水阿彳叫供水管道泄漏不僅浪費(fèi)寶貴的水資源和生產(chǎn)資金，而且對(duì)管道自身、建筑物和公路的地基造成械壞，齊物也可能從管道破損處進(jìn)入供水系統(tǒng)給公共衛(wèi)生帯來(lái)危害。在水資源1緒論1緒論重慶大學(xué)博十學(xué)位論文日趨緊張的情況下，減少漏水既降低了給水成本，也相當(dāng)于新辟了水源，因此，及時(shí)、準(zhǔn)確地定位管道泄漏點(diǎn)具有幕著的經(jīng)濟(jì)意義和深遠(yuǎn)的社會(huì)意義。美國(guó)自來(lái)水道協(xié)會(huì)、英國(guó)水研究中心、德國(guó)燃?xì)庾詠?lái)水行業(yè)聯(lián)合會(huì)等很早就開(kāi)展了檢漏技術(shù)及設(shè)備的研發(fā)工【8】.10】,取

33、得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。我國(guó)的城鎮(zhèn)供水協(xié)會(huì)也成立了給水管道專(zhuān)業(yè)委員會(huì)，積極開(kāi)展漏損控制工作。建設(shè)部為加強(qiáng)城市供水管網(wǎng)漏損控制,合理利用水資源,降低城市供水成本,經(jīng)過(guò)認(rèn)真總結(jié)國(guó)內(nèi)、外的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)會(huì)在詭年制定了城市供水管網(wǎng)漏損控制及評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)斤N1q。開(kāi)展了檢漏技術(shù)及設(shè)備的研發(fā)工作NW嘰取得了可觀的經(jīng)擠效益。我國(guó)的城鎮(zhèn)供如2供水管道檢漏方法a閉婦氐時(shí)擰;；芯歯，和別戢LfL當(dāng)供水管道或附件漏水時(shí)，水穿過(guò)泄漏處形成湍流和射流以及與土壤撞擊等國(guó)產(chǎn)生聲音，這種聲音對(duì)人來(lái)說(shuō)不是和諧悅耳的“樂(lè)音檸，而是令人煩躁、討厭的“噪聲”，但這種泄漏噪聲可以幫助檢漏人員檢測(cè)、定位泄漏。這里將供水管道檢漏方1紋聲學(xué)檢卞音聽(tīng)法就是

34、使思想家、政治家墨_中,通過(guò)諦聽(tīng)罌口上所蒙革面的振動(dòng)，根據(jù)各個(gè)陶罌的響度差來(lái)判斷敵人挖地道攻城的方位。這是利用了聲音在固體物質(zhì)中傳播時(shí)遇有空穴就在空穴的各界面之間連續(xù)反射、產(chǎn)生混響而將聲音放大的“空穴效應(yīng)121。聽(tīng)音棒上的聽(tīng)筒就是用類(lèi)似的原理將管道泄漏產(chǎn)生的振動(dòng)放大吒引。電子聽(tīng)漏儀是利用探頭將管道泄漏產(chǎn)r生的振動(dòng)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大、濾波等處理后在耳機(jī)中聽(tīng)到漏水聲或在儀器L上顯示信號(hào)的強(qiáng)弱亦用聽(tīng)音棒或電子聽(tīng)漏儀在管道上的可接觸點(diǎn)（如水表、閥門(mén)或消防栓）上聽(tīng)音，可初步判斷該點(diǎn)附近是否有管道漏水。然后沿管道走向，每二隔其它噪聲的干擾在檢漏前徘濾水時(shí)，水穿過(guò)泄漏處形成湍流和射流以及與土壤撞擊等對(duì)人

35、來(lái)說(shuō)不星和諧悅耳的“樂(lè)音3而是令人煩躁、討厭的噪鼾棒和電子聽(tīng)漏儀等設(shè)備查找漏點(diǎn)。在我國(guó)春溜之際方米,聽(tīng)漏罡用相關(guān)儀檢漏法施檢漏儀一般由一臺(tái)主機(jī)、兩個(gè)數(shù)據(jù)采集單元和兩個(gè)加速度計(jì)探頭或水I聽(tīng)器組成，隔用沿管道傳播的泄漏聲波對(duì)對(duì)漏點(diǎn)定位【13】。定位方法如圖1里1所示,，兩個(gè)加速度計(jì)探頭通1過(guò)磁性座吸附在管道的暴露點(diǎn)上，如消防栓、閥門(mén)等處，數(shù)據(jù)采集單元將信號(hào)以無(wú)線或有線方式傳到主機(jī)上工泄漏噪聲從漏點(diǎn)到達(dá)兩個(gè)探頭有與個(gè)時(shí)間差（即時(shí)問(wèn)延遲工簡(jiǎn)稱(chēng)時(shí)延ro,主機(jī)采用信號(hào)處理中的時(shí)間延遲估計(jì)方法處理兩路信號(hào)，計(jì)算出瑋,較常用的是互相關(guān)時(shí)延估計(jì)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量或從管相關(guān)檢漏儀一般由一臺(tái)主機(jī)、兩個(gè)數(shù)據(jù)采集單元和兩個(gè)

36、加速度計(jì)探頭或水聽(tīng)器組成*利用沿管道桜播的泄漏聲減對(duì)漏點(diǎn)定位定位方法如圖所示，兩個(gè)加速度計(jì)探頭通過(guò)磁性座吸附在管道的晨靂點(diǎn)上.如消防栓=閥門(mén)等處，數(shù)據(jù)采集單元將信號(hào)以無(wú)線或有線方式傳到主機(jī)上口泄漏噪聲從漏點(diǎn)到達(dá)兩個(gè)探頭有個(gè)時(shí)間差（即時(shí)間延遲，簡(jiǎn)稱(chēng)時(shí)延）ra,主機(jī)采用信號(hào)處理中的時(shí)間延遲怙計(jì)方袪處理兩路信號(hào)計(jì)算出升，較常用的是互相關(guān)時(shí)延估計(jì).根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量或從管線分布圖上得到兩探頭之間管道的長(zhǎng)度,（圖：.11中管線的豎直部分長(zhǎng)度相等，兩邊相互抵消，故未計(jì)入，中）；則漏點(diǎn)距離最近的探頭為(tl)線分布圖上得到兩探頭之間管道的長(zhǎng)度f(wàn)（ffltl中管線的豎直部分長(zhǎng)度相等”瀕1）式中V是聲波在管道中的傳播

37、速度。從距離漏點(diǎn)較近的探頭丌始，用滾輪式測(cè)距儀沿管線走向推行距離d,2式中卞是聲波在管道中的傳播速度從距離漏點(diǎn)較近的探頭開(kāi)始，用滾輪式測(cè)距儀沿管線走向推行距離孔即是地下管道的泄漏位置。個(gè).主機(jī)上，對(duì)這些結(jié)果進(jìn)行分析，判斷管道中有無(wú)泄，士:聲學(xué)檢漏方法匚覽訂脫卍丄卜壯芒叵+的1勺門(mén)、梢0樁爭(zhēng)聲學(xué)檢漏方法曲-皿疋怡親J亂川門(mén)比W少旳時(shí)虬唏聲記常規(guī)檢漏方法有實(shí)地觀麒、水量平衡分析法和分區(qū)檢漏法。通實(shí)地觀察法是從地表觀察、噪聲判斷漏水的跡象懈同中有磁出結(jié)輕行分析，判斷管道中有無(wú)泄面積雪局部融化、晴青天路面潮濕、路面下沉等；天旱而青草生長(zhǎng)茂盛；非干旱時(shí)期小樹(shù)死亡（由于根系長(zhǎng)期泡在水中）【7】【141。常

38、規(guī)方法常規(guī)檢漏方法有實(shí)地觀痢法、水量平衡分析法和分區(qū)檢漏法*3實(shí)地觀察祛是從地窓觀察、判斷漏水的跡象，如排水容井中有清水流出S路面積雪局部融化、晴天路面潮濕、路面下沉等；天旱而青草生長(zhǎng)茂盛；非于旱時(shí)期小樹(shù)死亡（由于根系長(zhǎng)期泡在水中）叩叫使用相關(guān)儀檢漏不受管道埋深的影響，互相關(guān)運(yùn)算有較強(qiáng)的抑制不相關(guān)噪聲口干擾的能力，因此能在白天工作，深埋或經(jīng)常有外界噪聲干擾的:管段宜采用此【141。還有一種定位泄漏的方法是，一個(gè)傳感器放置在管道上檢測(cè)泄漏噪聲，另一個(gè)傳感器沿管道走向在地面上移動(dòng)，在不同位置，褊個(gè)傳感器接收到的泄漏噪聲成的時(shí)間差不同。時(shí)間差最大時(shí)H移動(dòng)傳感器的位置就是漏點(diǎn)所在之處【毎】。|乂丄山泄

39、漏噪聲記錄儀檢漏法將幾個(gè)泄漏噪聲記錄儀大致均勻地放置在一個(gè)區(qū)域管網(wǎng)中的閥門(mén)、消防栓等管道暴露點(diǎn)上，設(shè)置自動(dòng)啟動(dòng)時(shí)間，一般設(shè)在夜深人靜、用戶(hù)用水少的時(shí)刻。噪占聲記錄儀對(duì)采集的信號(hào)做簡(jiǎn)單的處理。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后,用無(wú)線通訊方式將各噪聲記漏，2但1犒規(guī)方法重慶人學(xué)博士學(xué)位論文重慶人學(xué)博士學(xué)位論文水量平衡分析法就是用總供水量減去總用水量得到漏水量。管網(wǎng)的用水包括計(jì)量用水和耒訐量酥（如綠化、消防等），由于未計(jì)量用水的估計(jì)存在誤差，因而計(jì)算出的漏水量也有誤差，所以使用該方法只能從總體上了解管網(wǎng)的漏水情況。分區(qū)檢漏法是把漏水調(diào)查區(qū)域劃分成幾個(gè)小我，利用精度較高的流量計(jì)或水表測(cè)i涮水地點(diǎn)和漏水量【1】【14】。

40、它包含幾種方法1）關(guān)閉某一小區(qū)和其它小區(qū)相通的全部閥門(mén)，然后開(kāi)啟裝有水表或流量計(jì)的一條進(jìn)水管上的閥門(mén)，給小區(qū)供：水。如果水表或流量計(jì)上顯示有較大且穩(wěn)定的流量，N昭區(qū)內(nèi)可能存在漏水，7并丿可估計(jì)漏.水量。查明小區(qū)中有管網(wǎng)漏水后，可根據(jù)需要再分成更小的區(qū)測(cè)定漏水衛(wèi)*量，逐步縮小范圍，最區(qū)域進(jìn)行，水民區(qū)和深夜很少用水囁關(guān)閉區(qū)內(nèi)閥門(mén)以確定漏水管段網(wǎng)）在檢測(cè)區(qū)的進(jìn)、出水管上安裝流量計(jì)，用進(jìn)水總量和用水總量差來(lái)判斷區(qū)內(nèi)管網(wǎng)漏水的方法，此法適合單管進(jìn)水的居住區(qū)。分區(qū)檢漏法只能確定漏水管段，漏水的具體位置還需其它方去確定。非聲學(xué)儀臧漏；罪聲學(xué)儀器檢漏主要有探地雷達(dá)、氣丄仙體示蹤和紅外成像。探地雷達(dá)也稱(chēng)地表穿透

41、雷達(dá)迖負(fù)round霽亂百atkg：二盤(pán)返育鶴窗、表層穿透雷達(dá)（諛?lè)m歸諡訂磊胡電dw,SPR）和表層下雷達(dá)（S備血爲(wèi)呈匠馭圧髓竈）。探地雷達(dá)利用電磁波在媒質(zhì)電磁特性不連續(xù)處產(chǎn)生的反射和散射實(shí)現(xiàn)淺表層（一般小于50m）成像、定位進(jìn)而定性或者定量地辨識(shí)地表中的電磁特幡變化，實(shí)現(xiàn)對(duì)表層下目示的探測(cè)。探地雷達(dá)可以描述地下目標(biāo)叫何和物理性質(zhì)，用于地下管線探趣、公路、失路和橋梁檢查與評(píng)估、混凝土構(gòu)件結(jié)構(gòu)評(píng)估、考古探測(cè)、地質(zhì)與水文地峨測(cè)、地雷探測(cè)測(cè)、聃和毒品的探測(cè)與礫無(wú)損檢測(cè)等目標(biāo)都影響探地地卿應(yīng)用性要根據(jù)實(shí)際情況選擇雷達(dá)的有效使用取決于鞘處理和數(shù)據(jù)解罷術(shù)性要求技術(shù)人件員具有較高的專(zhuān)業(yè)知識(shí)水平和豐富的經(jīng)驗(yàn)【

42、16】。管道發(fā)生泄漏后性水滲到土壤中導(dǎo)致土壤的介電常數(shù)曾大性探地雷達(dá)的電磁波遇到這種介電特性發(fā)生變化的地方就.會(huì)反射回地面性探地雷達(dá)處理后形成具有某種形狀和大小的物體圖像?，F(xiàn)有的探I地雷達(dá)僅能探測(cè)較大的空洞、水包性效果還不理想性尚耒充分發(fā)揮作用性而且成工本也是一鈾約因素【噸氣體示蹤是將密度和粘滯性小、滲透性強(qiáng)、擴(kuò)散速度快且無(wú)毒、難溶于水的|導(dǎo)于泄漏檢測(cè)。炸燃燒的檢測(cè)比空氣輕，臨結(jié)合聽(tīng)漏I、門(mén)必須性區(qū)）測(cè)定、厶匕能匕R。該方法只能在允許短期停水的佚能關(guān)閉嚴(yán)密。2在一定條件下（居流量，以判斷小區(qū)管網(wǎng)漏水量，并流量計(jì)，用漏探測(cè)時(shí)熬體醤氣栓注I.jEf=f_L,JLI-rfn匸TKr-L1-tj-Hr

43、EXTEZJU季節(jié)、和設(shè)地質(zhì)條件、探測(cè)雷達(dá)參數(shù)。探地這開(kāi)的管道中。L現(xiàn)有簾探地雷達(dá)僅能探測(cè)校大的空洞、水包，效果還不理想，尚未充分發(fā)揮作用，而且成本也是一亍制約因素卩現(xiàn)4氣體示蹤是將密度和粘滯性小*滲透性強(qiáng)、擴(kuò)散速度快且無(wú)毒、難溶于木的氫氣或氨氣用于泄漏檢測(cè)。使用氫氣探測(cè)時(shí)，將3%的氫代和序啊的氮?dú)饣旌希@種混合氣體遇明火不會(huì)爆炸燃燒。檢測(cè)管道泄漏時(shí)，將示蹤氣休通過(guò)消防栓注入一段被隔離開(kāi)的管道中*由于示蹤氣體比空氣輕，從管道泄漏處逸出后通過(guò)土氫氣或氦氣用合氣體遇明火不會(huì)爆由于示蹤氣體重慶人學(xué)博+學(xué)位論文1緒論壤滲透到地面。在管道上方的地面上，I用扌相應(yīng)的高靈敏氣體檢測(cè)儀探測(cè)有無(wú)氣體來(lái)確定泄漏的

44、位置14】【18】。將示蹤氣體加壓充入管道后，要等待氣體在管道中擴(kuò)而且氣體從泄漏處泄出經(jīng)過(guò)土層這個(gè)介質(zhì)后，逸出地面的位置并不一定就在管道泄漏點(diǎn)的上方。示蹤法價(jià)格高、設(shè)備多、操作復(fù)雜,d限制條件多，實(shí)際上并不實(shí)來(lái)確紅外成像是漏頻率介于無(wú)線電波和可見(jiàn)光之間的紅外線檢測(cè)泄漏。自然界航的一切物體都輻射紅外線，溫度不同的物體輻射紅外線的強(qiáng)弱不同，因此可以利遊用紅外線探測(cè)被測(cè)物體的溫度高低和熱場(chǎng)分布。根據(jù)被測(cè)物體各部位的溫度差異心以及同一部位在不同時(shí)期所檢測(cè)的溫度差異，結(jié)合設(shè)備結(jié)構(gòu)等狀況，診斷設(shè)備的運(yùn)行狀況。由于管道中的水一般與周?chē)h(huán)境有顯著的溫差，泄漏出來(lái)的水會(huì)改變丸周?chē)寥赖臒崽匦?，因此用紅外成像儀檢

45、測(cè)官道周?chē)鷾囟鹊淖兓梢耘袛喙艿朗?用夜問(wèn)工作。加拿大國(guó)的融鍋該設(shè)備比較龐大，采用車(chē)載方式沿管線在線監(jiān)測(cè)檢漏方法線監(jiān)測(cè)檢漏就是預(yù)先在官道上安裝各種傳感器，根據(jù)泄漏州發(fā)生時(shí)各個(gè)監(jiān)測(cè)量的狀態(tài)檢測(cè)泄漏。例如:：在進(jìn)入居民小區(qū)的主干線上安裝流量計(jì)，在低用水量的時(shí)間段連續(xù)測(cè)量流量,，根據(jù)流量變化檢測(cè)有無(wú)泄漏和估計(jì)泄漏量D9:用壓力傳感器監(jiān)測(cè)壓力瞬態(tài)來(lái)檢測(cè)泄漏20】【211；利用泄漏噪聲引起安裝在管道表面上的光纖產(chǎn)生的光信號(hào)相位變化，實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)管道沿線所發(fā)生.的泄漏情況并獲得泄漏點(diǎn)的位置【冽23】；泄漏導(dǎo)致管道系統(tǒng)狀態(tài)的變化，根據(jù)系統(tǒng)頻響應(yīng)來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)管趔附】；在管道端部安裝流量和壓力傳感器，用基于模型的方

46、法或根據(jù)流量和壓力的瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)的組合定位多漏點(diǎn)】詁7】；建立專(zhuān)家系統(tǒng)，根據(jù)泄漏量、流量和力的關(guān)系檢測(cè)泄漏數(shù)據(jù)采集與監(jiān)扌咅爭(zhēng)uperviso%Control；an坤遊加療總訕，.醐扯系統(tǒng)在給水官網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)中已得到了廣泛的應(yīng)用【哥9菇供水管幣ADA系統(tǒng)包括系統(tǒng)控、流量等各種數(shù)。!元設(shè)運(yùn)和斗；建立專(zhuān)、家系縮根據(jù)泄漏量流量楓行丹麥7-Technoiogies公司利用SCADA系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，用積分流量測(cè)量和夜間管道檢測(cè)兩種方法監(jiān)測(cè)供水管網(wǎng)中是否發(fā)生泄漏。積分流量測(cè)量是將每個(gè)區(qū)域的24小時(shí)用水量用積分方法計(jì)算出來(lái)，與前幾個(gè)星期相同時(shí)間的用水量進(jìn)行比較，判斷是否發(fā)生泄漏。夜間官道檢測(cè)是在每天夜間用水量最小射

47、時(shí)刻監(jiān)測(cè)用量的變化小在官度不未發(fā)生和盜量線方式在管網(wǎng)測(cè)量站點(diǎn)和各水廠*采集水位.壓力、流量等各種數(shù)據(jù)和控制揚(yáng)水泵的運(yùn)行丹麥7-Technologies公司利用SCADA系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)*用積分流雖測(cè)量和夜5iLi土遲；川分應(yīng)亜肌雖殳礙牛汎蘭城的24小時(shí)用水量用積分方法計(jì)算出來(lái).與前幾個(gè)星期相同時(shí)間的用水量進(jìn)行比較，判斷是否發(fā)生泄漏。夜間管道檢測(cè)是在每天夜間用水量最小的時(shí)刻監(jiān)測(cè)用水量的變化。1-2-3各種檢測(cè)方法的比較同的環(huán)境下,每一種技術(shù)都有優(yōu)勢(shì)和缺，點(diǎn)1301oI2在線監(jiān)測(cè)的方法比較適合核電站、化工廠和輸油管線等。城市供水管網(wǎng)隨著城市發(fā)展而不斷擴(kuò)大，從管網(wǎng)的覆蓋區(qū)域來(lái)說(shuō)，核電站、化工廠、輸油管線

48、等是，無(wú)法與之相相比的，在線監(jiān)測(cè)所需的各種傳感器、通訊設(shè)施都是巨大的投入。目前國(guó)內(nèi)的許多自來(lái)水公司建立了”SCADA系統(tǒng)，但主要是用于滿(mǎn)足生產(chǎn)調(diào)度和主干迥彳了工作效工作中建鱉幕0。在環(huán)境、水塘、稻田等地相關(guān)儀檢測(cè)與音聽(tīng)法道狀態(tài)監(jiān)測(cè)的需要。丈.戲首代心慣!：衛(wèi)城無(wú)比化也訂門(mén)找2與使用探地雷達(dá)、紅外成像、氣缽示蹤等方法相比，用相關(guān)檢漏儀更為方便快捷，而且它改變了音聽(tīng)檢漏探雷式的工作方法，降低了檢漏人員的勞動(dòng)強(qiáng)度,提高境干擾噪聲大、管道埋設(shè)比較深或管道上方有雜物堆積以及管，它更具有優(yōu)勢(shì)。在為方實(shí)際，相關(guān)儀計(jì)算出漏水位置后用音聽(tīng)法復(fù)核。山!提高f工柞效率.在環(huán)境干擾噪聲大.管道埋設(shè)比較探或管道上方有雜

49、物堆稅以1譏3聲學(xué)泄漏定位技術(shù)的研究狀況遼相關(guān)檢漏儀由英國(guó)水研究中心卅196辭年昇發(fā)，2劇世紀(jì)齊年代中期研制岀了主機(jī)與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)之間以無(wú)線通訊方式傳輸數(shù)據(jù)的便攜式相關(guān)檢漏儀，隨后德、美、日等國(guó)家也競(jìng)相研制相關(guān)儀，目前全世界有數(shù)十家公司生產(chǎn)此類(lèi)設(shè)備。典型的有英國(guó)paimer環(huán)境公司的那研剜比況英國(guó)RADCOM公司的SoundScns【3、德國(guó)+SEBA公司的DypaCor以及日本富士公司的產(chǎn)品等0erts、在用聲學(xué)方法定位供水管道泄漏的研究領(lǐng)域中，影響較大的有德國(guó)建筑物理您研九所、加拿大國(guó)家研究委員會(huì)建筑研究所、英國(guó)南安普敦大學(xué)的聲音與理動(dòng)研空究所、英國(guó)倫敦大學(xué)工學(xué)院機(jī)械工程系的無(wú)損檢測(cè)組及美

50、翱曲Roberts等人。_管道設(shè)備噪聲控制方面的建筑聲.學(xué)專(zhuān)Fuehs是研九給德國(guó)建筑物理研究所家【3旅3莊蟻相關(guān)儀的早期研制者之一。0。他用水力學(xué)和聲學(xué)研究在水中傳音認(rèn)為歸中的泄漏聲波是在水中傳播的平面波，衰減一般很小。為了抑制干擾噪聲了和管道系統(tǒng)共振的影響，糧據(jù)互功率譜分析中相干函數(shù)的幅值估計(jì)泄漏噪聲的頻率范圍，確定濾波器的截止頻率，改變了過(guò)去耗時(shí)的反復(fù)試驗(yàn)方法51。加拿大國(guó)家研九委員會(huì)建筑研究所建立了管道泄漏定位的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地，妙要研右九塑料等非金屬材料管道塑泄漏定位【8】【36】-【3引早。主研人員等人認(rèn)為公路交通和其它干擾噪聲的影響、過(guò)多的信號(hào)衰減、設(shè)備的靈敏度不足等是瞬學(xué)方勲定位時(shí)遇到

51、的主要問(wèn)題00他們對(duì)聲音或振動(dòng)信號(hào)的頻率成分與傳感器的安裝、泄漏噪聲的頻率范圍，確宦濾波器的截止頻率，改變了過(guò)去耗時(shí)的反復(fù)試驗(yàn)方法卩究塑料等非金屬材料管道的泄漏定位l，BIW3Sc主研人員Hunaidi等人認(rèn)為公路交通和其它干擾噪聲的影*h過(guò)多的信號(hào)衰減、設(shè)備的靈敏度不足等是用聲學(xué)方法定位時(shí)遇到的主要問(wèn)題他們對(duì)聲音或振動(dòng)信號(hào)的頻率成分與傳感器的安裝、池361,得岀略高到泄漏。Hunaidi對(duì)如，泄漏聲波的速實(shí)際上，媒質(zhì)的聲個(gè)因度在冬天略高，他們認(rèn)為低，溫下水的密度增大是導(dǎo)致聲速變51關(guān)運(yùn)算得到的峰題明顯.他們還試驗(yàn)了探地雷達(dá)、究歷陽(yáng)所年聲波振特性和1,(振動(dòng))在管道中的哈研究塑料管線的V漏類(lèi)型

52、、流量、管道壓力和季節(jié)的關(guān)系以及衰.減率、傳播速度與頻率的關(guān)系等做了實(shí)驗(yàn)研究些實(shí)驗(yàn)結(jié)論：對(duì)同樣大小的漏孔，咼壓導(dǎo)致咼泄漏量，泄漏噪聲中有更多的高頻成份；泄漏噪聲的幅度隨距離迅速衰減，冬天更高些；泄漏噪聲經(jīng)過(guò)管道接頭的衰減可以忽略；用水聽(tīng)器和加速度計(jì)測(cè)得的泄漏聲波傳播繪速度沒(méi)有明顯差別；信號(hào)的衰減主要是管壁的振動(dòng)將能量輻射到周?chē)耐寥乐?此在血財(cái)以下,泄漏聲波的傳播速度與頻率無(wú)關(guān)，即沒(méi)有頻散現(xiàn)象；泄漏聲波在q冬天的傳播速度比夏天略高；加速度計(jì)采集到的泄漏噪聲比水聽(tīng)器采集到的泄漏噪聲有更寬的頻率范圍,互相關(guān)運(yùn)算得到的峰更明顯和他們還試驗(yàn)了探地雷達(dá)、熱紅外成像、示蹤氣體、流量壓力模型等非聲學(xué)方法泌為

53、這些方法比較復(fù)雜、耗時(shí):聲時(shí)還檢測(cè)不到泄漏。Hunaidi等人冬豐富咼實(shí)踐們認(rèn)，但理論素養(yǎng)不夠度速與其I性模1量的開(kāi)方成正眇而與其英國(guó)南安普敦大學(xué)的能量分W要提高檢測(cè)效果實(shí)必須知道聲波的傳播速度和衰減實(shí)而這些與管道材料和周?chē)匈|(zhì)的性質(zhì)有關(guān)。因此他們建立了被無(wú)限曠度彈性介質(zhì)包圍的充液管道的理論模沁型【411實(shí)對(duì)懸空和埋地兩種情況下的塑料管道上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)來(lái)研究波速和衰減實(shí)驗(yàn)證理論模型421實(shí)發(fā)現(xiàn)在傳感器距離漏點(diǎn)較遠(yuǎn)時(shí)，泄漏聲波主要是在流體中傳播的，在低頻是非頻散的實(shí)管道周?chē)耐寥涝黾恿寺暡ǖ乃p。此外實(shí)他們還對(duì)浸在水工1;中的塑料管道中泄漏噪聲的傳播和衰減做I了研究和實(shí)驗(yàn)【4肛實(shí)對(duì)聲波在管道中不同：

54、訂類(lèi)型管段連接處的傳播和反射特性做了理論研南安普敦大學(xué)聲音與振動(dòng)研究所也與加拿大國(guó)家研究委員會(huì)建筑研究所合作進(jìn)行了一些研究7建立了互相關(guān)朮迂；時(shí)延估計(jì)方法中相關(guān)系數(shù)與信噪比的關(guān)系實(shí)從相關(guān)系數(shù)可以估計(jì)信號(hào)的信噪比也:uoride，時(shí)延估計(jì)4【】9l研究了渤研相關(guān)【45】；發(fā)現(xiàn)在低信噪比情況下實(shí)用水聽(tīng)器測(cè)量壓力響應(yīng)最有效；用加速度計(jì)檢測(cè)能得到尖銳的相關(guān)系數(shù)峰實(shí)可甩于有多個(gè)泄漏和存在相干噪聲的情況吧】；比較了幾種廣義互相關(guān)法在塑料管道泄漏定位的效果皿刀；研究聚偏二氟乙烯卄關(guān)系傳感m法有定位中倫敦大學(xué)帝國(guó)理濟(jì)院無(wú)損檢測(cè)翻導(dǎo)波檢翩域有很強(qiáng)的理論和技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)他們將多模態(tài)信號(hào)檢測(cè)巖術(shù)引入到供水管道泄漏的定位

55、中【估瞬糊泄漏引起的振動(dòng)沿土壤陽(yáng)道1水這個(gè)三層系統(tǒng)以多模態(tài)傳播實(shí)泄漏噪聲非頻散傳播的側(cè)設(shè)是不合理的實(shí)不考慮頻散會(huì)導(dǎo)致泄漏定位誤差增大實(shí)大口徑管道尤為嚴(yán)重上經(jīng)L過(guò)短距離傳播實(shí)泄漏噪聲中的成分主勰在管壁中傳播的縱波模態(tài)和高頻散的彎炳(Polyvinylidenefluoride,PVDF)繞鏡傳感器在管道泄漏定位中的應(yīng)用叫研究d慣炷冉匸卜.畀間尺務(wù)7小卄，二上盯貳賞尸沖.1裂玉屮:.倫敦大學(xué)帝園理工學(xué)院無(wú)損檢測(cè)組在導(dǎo)波檢測(cè)領(lǐng)域有很強(qiáng)的理論和技術(shù)基礎(chǔ)，他們將多模態(tài)信號(hào)檢測(cè)技術(shù)引入到供水管道泄漏的定樁中剛叫認(rèn)為泄漏引起的振動(dòng)沿土壤管道-水這個(gè)三層系統(tǒng)以多模態(tài)傳播，泄漏囑聲非頻散傳播的假設(shè)是不合理的，不

56、考慮額做會(huì)導(dǎo)致泄漏定位課差增大，大口徑管道尤為嚴(yán)重；經(jīng)過(guò)短距離傳播，泄漏噪聲中的成分主要是在管壁中傳播的縱波模態(tài)和高頻散的彎l緒論l緒論重慶人學(xué)博士學(xué)位論文曲波模態(tài)，而經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)距離傳播后，泄漏噪聲中的成分主要是在水中傳播、頻散較小的縱波模態(tài)。他們認(rèn)為用信號(hào)處理技術(shù)得到主要傳播模態(tài)的相速度，可以提高泄漏定位的精度，而水中縱波模態(tài)的相速度頻散特性受管道周?chē)橘|(zhì)阻抗的影響，因此他們提出了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量土壤聲學(xué)性質(zhì)的方法。美國(guó)的ReWertS和Robe沁等人認(rèn)為聲波因管壁的反射射而在管道的水中傳播，牯道中導(dǎo)波的傳播有頻散特性和多種模態(tài)，泄漏定位應(yīng)提取單一模態(tài)的導(dǎo)波【551。但由于需要獲得管道上許多位置的信號(hào)

57、，且實(shí)驗(yàn)中毅有考慮管道接頭對(duì)聲波傳播ii的影響，實(shí)用性尚待驗(yàn)證。從國(guó)外對(duì)供水管道泄漏定位的研究中可以看到，叨了提高泄漏定位的精度，氐都將信號(hào)處理技術(shù)與泄漏噪聲的傳播特性相結(jié)合來(lái)進(jìn)行研究。由于各自的理論基識(shí)$礎(chǔ)和研究背景不同，在泄漏時(shí)間延遲估計(jì)方:法忙&凹究屮匚以石刊7了賽竄3淘疋陸抽対龍潯詁理捺粵戀:鶴奮的傳播特性相結(jié)合來(lái)進(jìn)行研究-由于各自的理論基纓相關(guān)檢漏儀定位管道泄漏時(shí),首先要得到泄漏聲波到達(dá)兩個(gè)傳感器的鴉噪聲的傳播問(wèn)鼬還存有異議。型ch雪根據(jù)相干函數(shù)萌計(jì)泄漏噪聲頻率范圍的方法在一些相關(guān)儀上得到了應(yīng)用并取得實(shí)際效果，而其他人還沒(méi)有提出更有效的檢測(cè)方法。間差，這在信號(hào)處理中稱(chēng)為時(shí)間延遲估計(jì)。

58、時(shí)延估計(jì)是信號(hào)處理領(lǐng)域中一個(gè)十分、.活躍的研究課題，在雷達(dá)、聲納、生物醫(yī)學(xué)、故障診斷和地球物理等工程應(yīng)用中&得卯泛的作用,例如，室內(nèi)聲音的傳播路徑辨識(shí)、雷達(dá)和聲納的目標(biāo)定位、噪聲源識(shí)別、地層構(gòu)造等問(wèn)題都需要確定接收信號(hào)相對(duì)于發(fā)射信號(hào)的時(shí)間延遲或兩個(gè)傳感器接收信號(hào)之間的時(shí)間延遲6【.62】。根據(jù)目標(biāo)信源和檢測(cè)系統(tǒng)不同，時(shí)延估計(jì)分為主動(dòng)競(jìng)估計(jì)和被動(dòng)時(shí)延估計(jì)兩大類(lèi)型。雷達(dá)和主動(dòng)聲納是主動(dòng)時(shí)延估計(jì)的典型例子，被動(dòng)時(shí)延估計(jì)是根據(jù)目標(biāo)發(fā)出的電磁波或聲波等信號(hào)去搜索目標(biāo)。I在被動(dòng)時(shí)延估計(jì)中，信號(hào)和噪聲統(tǒng)計(jì)上的先驗(yàn)知識(shí)往往是不知道或只是近似知道。.:供水管道泄漏定位就是被動(dòng)時(shí)延估計(jì)，泄漏“噪聲”是源信號(hào)。供水

59、管道發(fā)生泄咼?漏后，管道中水的壓力、流量達(dá)到-個(gè)新的穩(wěn)定狀態(tài)，在幫內(nèi)外環(huán)境條粘變/情況下,泄漏噪聲是連續(xù)、穩(wěn)定的，因此將泄漏噪聲看作平平穩(wěn)隨機(jī)間延遲估計(jì)信號(hào)模型不傳矗器根據(jù)H標(biāo)信源和檢測(cè)系統(tǒng)的不同時(shí)延收到一個(gè)信號(hào):從源頭發(fā)射隱翩?zhèn)€空間分離的傳感器接縫動(dòng)在存蹩聲的情估況下，兩個(gè)接計(jì)的典掘薛，被動(dòng)時(shí)延潔計(jì)詩(shī)(f)=ais(t-r(w)波或聲波等信號(hào)去搜索目(a)在被動(dòng)時(shí)延估計(jì)中，信號(hào)和噪占統(tǒng)計(jì)知識(shí)往往是不知道或只是近似知會(huì)丁y(f)=a2s(t-r2)4-嘞(f)十工,r(1.,2b)式中魏時(shí)間變量，f是源信號(hào)M)和1噸陰是加性噪聲，禺、口：是由于源信號(hào)在傳播中產(chǎn)生衰減而設(shè)的衰減系數(shù),、L是源信號(hào)

60、到達(dá)傳感器的傳播時(shí)間,殳的情況下，泄漏噪聲是連續(xù)、穩(wěn)定的*因此將泄漏噪聲看作平穩(wěn)隨機(jī)蓿號(hào)*141時(shí)間延遲估計(jì)信號(hào)模型個(gè)信號(hào)從源頭發(fā)射出來(lái)被兩個(gè)空間分離的傳感器接收到，在存在噪聲的情況下，兩個(gè)接收到的信號(hào)為*如匸。曲-軒)+斗狀)(12a)y(t)=a1s(t-T1+n2(t)(12b)式中！是時(shí)間變量，呦是源倩號(hào)，叫和嗎(D是加性噪聲，弘礙是由于源信號(hào)在傳播中產(chǎn)生衰減而設(shè)的衰減系數(shù)，reE是源信號(hào)到達(dá)傳感器的傳播時(shí)間，也是接收信號(hào)與源信號(hào)之間的時(shí)間延遲。信號(hào)模型中隱含著信號(hào)在非頻散媒質(zhì)中傳播的假設(shè)。-在信號(hào)處理中，常常只需要估計(jì)一個(gè)信號(hào)到達(dá)兩個(gè)空間位置的時(shí)間差，因此人們更感興趣的是信號(hào)到達(dá)兩個(gè)