Page 188 - 《应用声学》2024年第6期

1364 2024 年 11 月

确发生变化，空气成分的浓度变化达到最大；但随 速才发生较大变化；13:47 关闭阀门，声速也没有明
着工作间排气扇持续工作，变化气体浓度开始下降； 显变化，基本保持在 349 m/s，尽管在 13:39 和 13:47
由于烹饪过程的间或进行，在第20 min和第35 min 附近处出现跳变，但从时间点和变化趋势看应该为
也出现小极值点，但工作间气体浓度变化总趋势趋 环境扰动。因此，传统方法上仅从声速变化，难以区
于稳定，发生概率P 趋于1。此时声速为空气成分稳 分天然气成分泄露还是温度变化对声速的影响。
定后的环境声速，对比图 4(a)，可知工作间空气成
349.2 30.2
分稳定后的声速为347.4 m/s。需要注意的是，此时， 349.1 30.0
349.0
环境声速变化不大，仅表示空气成分相对稳定，但不 348.9 29.8
29.6
能表明空气中成分达到标准或无污染状态。 ܦᤴ/(mSs -1 ) 348.8 29.4 ພए/C
348.7
348.5
349.5 27.8 348.6 ܦᤴ 29.2
29.0
348.4 ພए
349.0 348.3 28.8
27.6
348.2 28.6
348.5 27.4 13:31:58 13:32:48 13:33:38 13:34:28 13:35:18 13:39:59 13:47:00 13:47:50 13:48:40 13:49:30 13:50:20 13:51:10
ܦᤴ/(mSs -1 ) 348.0 27.2 ພए/C ௑ᫎ
347.5
347.0
ࠄ฾ϙ 27.0 (a) ܦᤴ֗ພएϙ
346.5
ေ᝷ϙ 80 1.2
346.0 ພए 26.8 70 ԧၷഐဋ P CH4 LEL 1.0
345.5 26.6 60
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 0.8
LEL/% 40 0.6 P
௑ᫎ/min 50
(a) ܦᤴ֗ພएϙ
1.2 30 0.4
z ϙѬ࣋ ԧၷഐဋP 20
1.0 10 0.2
z Ѭ࣋ˁP ϙ 0.8 13:31:58 13:32:48 13:33:38 13:34:28 13:35:18 13:39:59 13:47:00 13:47:50 13:48:40 13:49:30 13:50:20 13:51:10 0
0
0.6
0.4
0.2 ௑ᫎ
0 (b) P ϙ֗LELϙ
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
௑ᫎ/min 图 5 声速、发生概率 P 和甲烷浓度变化曲线
(b) z Ѭ࣋ˁP ϙ
Fig. 5 Curve of speed of sound probability P and
图 4 声速变化和发生概率 P 曲线 methane concentration curve
Fig. 4 Curve of speed of sound and z-value dis-
图 5(b) 为自监督分析方法处理声速后的变化
tribution and probability P curve
曲线。虚线为甲烷传感器测量的甲烷爆炸下限百分
实验 2 某实验室 20 min 内释放天然气到空气 比(LEL) 曲线，实线为出现概率 P 曲线。13:35 天然
的声速数据自监督分析。图 5 为所采集空气声速、 气阀门刚打开，天燃气开始扩散到空气中，P 曲线
环境温度以及发生概率 P 变化曲线。13:31 开始测 在该时刻附近出现极点小于0.1，识别到空气成分发
量空气声速；13:35 打开天燃气阀门 (无燃烧)，以 生变化，此时甲烷 LEL 仅为 5%，浓度很低；随着天
2000 Pa 压力向室内释放天然气；13:47 关闭天然气 然气不断释放，空气中甲烷浓度迅速增加到50%，在
阀门；13:51 结束声速测量。声速采集仪距离天然气 13:39 以后基本稳定，扩散累积达到平衡，此时出现
出气口10 cm。 概率 P 接近于 1，表明空气成分变化处于稳定，此时
图 5(a) 横坐标为对应时间，实测声速变化曲线 环境声速变化应该很小，与图 5(a) 测量的声速变化
如图5(a)实线所示，虚线为环境温度。图中可见，在 情况一致；13:47 后关闭天燃气阀门，甲烷浓度开始
20 min 内环境温度不断上升，声速也在变大。13:35 下降，在1 min 内 LEL 从 60% 下降到 5%，对应的出
打开天然气阀门后，声速并没有发生异常变化，仍维 现概率 P 下降，在 13:48 时 P 值低于 0.1，表明空气
持在 348.6 m/s 附近，直到 13:39，温度上升加快，声 成分再次变化，此时空气成分中甲烷浓度很低。由