Page 165 - 《应用声学》2022年第1期

第 41 卷 第 1 期 张曦等： 声发射衰减特性管道泄漏定位方法 161

式 (10) 中，E s1 为距离声发射源 x 1 处采集到的噪声 制；直管线上设有 6 个直径为 2 mm 的泄漏孔，泄漏
成分的能量。各传感器处于同一环境中，假设各传 状态及泄漏量通过针阀和玻璃转子流量计控制；气
感器采集到的信号中噪声能量值相等： 体中的水滴和油滴在通过油水分离器时被清除。
数据采集系统主要包括声发射传感器、信号放
E s1 ≈ E s2 ≈ E s3 , (11)
大器和声发射采集仪三块。传感器选择RS-2A型传
对式(10)的各传感器能量做差去除噪声干扰：
感器，频率范围 0 ∼ 400 kHz，中心频率 150 kHz，对
E (x 1 ) − E (x 2 ) 1 − exp[−α E (x 2 − x 1 )]
= , (12) 0 ∼ 230 kHz的信号检测灵敏度达60 dB以上，可在
E (x 1 ) − E (x 3 ) 1 − exp[−α E (x 3 − x 1 )]
−20 C ∼ 130 C下正常工作；前置放大器选择固定
◦
◦
传感器之间距离 L 2 = x 1 + x 2 、L 3 = x 1 + x 3 可直
增益型，放大倍数 40 dB；采集仪选用北京软岛公司
接测得，令式 (12) 比值为 k E ，化简后便可得定位泄
DS5-8A 型全信息声发射信号分析仪，最多可支持 8
漏源：
个信号通道同时进行工作。
1 k E exp(−α E L 3 ) − exp(−α E L 2 )
x 1 = − ln .
2α E k E − 1 2.2 声发射衰减系数测量
(13)
2.2.1 泄漏声发射信号频率范围
必须要注意的是，运用三传感器定位模型定位
将传感器安装在距离泄漏源0.5 m 处采集管道
时，传感器1与传感器2、3应位于声发射源异侧。
泄漏信号，采样频率 f s = 2.5 MHz，管道内气压
0.3 MPa。调节针阀设置不同泄漏率，检测得到信号
2 声发射源定位模型的实验验证
时域图 2所示，可以看出，有泄漏时信号的幅值比无
2.1 实验平台搭建 泄漏时有所增加，且随着泄漏率的增大，幅值也相
通过观察实际输气管道系统，设计并搭建泄漏 应增大。对泄漏信号做快速傅里叶变换后的频域图
检测和定位的管道回路 [21] 如图 1 所示。实验平台 如图 3所示，从图像上可以直观地看出，当泄漏率增
由管道系统和数据采集系统两部分组成。 大时，0 ∼ 200 kHz 频率的信号幅值也增大，尤其在
管道选用 20 cm 无缝钢，由两段直管和一段弯 8 ∼ 80 kHz频率范围，幅值增加非常明显；而频率高
管组成；管内气体由空压机提供，压强由减压阀控 于200 kHz的信号的幅值并无明显变化。

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图 1 实验管道装置结构图
Fig. 1 Structure diagram of experimental pipeline device