Page 167 - 《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 163

为验证泄漏信号的频率范围，将信号利用小波 况与无泄漏工况做比较。由表 1 可清楚地看出，产
包函数进行细致地划分，观察各小波子带能量变化。 生泄漏后，[5,0]、[5,1] 和[5,3]这3个节点能量变化在
小波基选择 ‘coif5’，分解层数 5 层，各节点能量分布 250% 以上，[5,2] 和 [5,6] 两节点的能量变化在 50%
如表1所示，表中能量变化率为 2 L/min 泄漏率工 以上，其余节点能量变化都不超过 10%。根据泄漏
阈值，认为泄漏信号能量主要集中在这5 个节点，即
表 1 泄漏信号 5 层小波包分解分量能量
频率在196 kHz以内。
Table 1 5-layer wavelet packet decompo-
sition component energy of leakage signal 2.2.2 泄漏信号衰减系数
图4为声发射衰减系数测量实验框图。实验时，
2
能量/(V ·s −1 ) 能量
节点 由 Tektronix AFG3021C 任意波形发生器在管道的
0 L/min 0.3 L/min 1 L/min 2 L/min 变化率/%
[5,0] 0.2335 0.9677 3.6633 8.5108 3545.04 一端发射固定频率的突发信号，两传感器在管道另
[5,1] 0.3196 0.6991 1.2652 1.9199 500.75 一端接收，相距 ∆x。MATLAB 提取信号的幅值和
[5,3] 0.2048 0.3399 0.5109 0.7428 262.63
能量值后，通过式(5)可计算实际声发射衰减系数。
[5,2] 0.2395 0.2628 0.3162 0.3964 65.57
图 5 为当发射频率为 120 kHz、幅值为 10 V 的
[5,6] 0.2878 0.3081 0.3648 0.4497 56.24
[5,7] 0.2972 0.3086 0.3172 0.3234 8.77 信号时，两传感器接收信号的时域图，可以看出，
[5,5] 0.2775 0.2792 0.2832 0.2869 3.38 距离信号源较远的传感器 2 接收到的幅值和能量
[5,4] 0.5707 0.5752 0.5849 0.5795 1.54
较低。分别计算不同频率声发射信号的幅值和能量

Ѧ஝ ஊܸ٨ ܦԧ
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ஊܸ٨
ଊ݀ AE1 AE2
ኮ᥋

图 4 声发射衰减系数测量实验框图
Fig. 4 Experimental block diagram of acoustic emission attenuation coefficient measurement

0.1 0.1
૝ࣨ/V 0 ૝ࣨ/V 0

-0.1 -0.1

0 2 4 6 0 2 4 6
᧔ನག/10 4 ᧔ನག/10 4
(a) AE1ηՂฉॎ (b) AE2ηՂฉॎ
4 3

૝ࣨ/ 10 -4 V) 3 2 ૝ࣨ/(10 -4 V) 2

1 1

0 0
0 1 2 3 0 1 2 3
᧔ನག/10 5 ᧔ನག/10 5
(c) AE1ηՂᮠ៨ (d) AE2ηՂᮠ៨
图 5 不同距离接收到的信号
Fig. 5 Signals received at different distances