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1、标准分享网www.bzfxw.com第24卷第8期无损检测Vol.24No.82002年8月NDTAug.2002管道泄漏检测用人工神经网络技术黄 文,毛汉领包家福,龙芋宏(广西工学院机械系,柳州 545006)(广西大学机械系,南宁 530004)摘 要:首先分析管道泄漏检测的基本原理,并应用LabVIEW分析单传感器在泄漏管道不同位置拾取的泄漏信号的时频域特征,以所提取时频域特征指标来构造人工神经网络的输入矩阵,建立了能对管道泄漏状况进行分析检测定位的人工神经网络,实现了管道泄漏检测的单传感器定位。模拟泄漏实验和在PC机上进行网络仿真表明该方法是有效的。关键词:
2、泄漏检测;管道;信号处理;传感器中图分类号:TG115.28 文献标识码:A 文章编号:100026656(2002)0820328204ARTIFICIALNEURALNETWORKMETHODFORLEAKAGEDETECTIONOFPIPELINESHUANGWen,MAOHan2ling(DepartmentofMechanicalEngineering,GuangxiUniversityofTechnology,Liuzhou545006,China)BAOJia2fu,LONGYu2hong(DepartmentofMechanicalEngin
3、eering,GuangxiUniversity,Nanning530004,China)Abstract:Theprincipleofleakagedetectionofpipelineswasintroduced,andthecharacteristicsoftheleakagesignalsintimeandfrequencydomainscollectedwithsinglesensorindifferentpositionsofpipelineswereanalyzedwithLabVIEW.Theartifi2cialneuralnetwork(ANN)
4、withtheinputmatrixcomposedofthecharactersofstresswasestablishedtodetectandlocalizetheleakageinpipelines.Simulatingexperimentshowedtheeffectivenessofthemethod.Keywords:Leakagedetection;Pipeline;Signalprocessing;Sensor 管道泄漏事故会造成较大的损失,但由于有关质点的偏振方向(即振动方向)可分为两大类,即纵管道泄漏的未知因素很多,采用常规数学模型进行波与横
5、波。纵波质点振动方向平行于传播方向,横描述存在很大困难。已有基于常规模型的管道泄漏波质点振动方向垂直于传播方向,横波一般比纵波检测方法都因与实际管道状况存在较大差别而造成传播得慢。误差很大或易漏报误报。在此建立了能对管道泄漏若固体有界时,由于边界变化的限制,理论证明状况进行分析检测定位的人工神经网络,实现了管在固体的自由界面上存在表面波,它是一种表面声道泄漏检测的单传感器定位。扰动,大部分能量集中于表面下大约一个波长的厚度,表面波速度比横波慢。不同于纵波和横波,其质1 泄漏信号的传播点的运动是一种椭圆偏振,它是相位差为90°的纵振[1]管道中流体的泄漏,其主要特征是
6、在泄漏处形动部分和横振动部分合成的结果。成多相湍射流,这一射流不但使流体的正常流动发流体输送管道(如铁管、塑料管等)管壁一般都生紊乱,而且与管道相互作用,在管壁上产生高频应是弹性体,泄漏发生时,流体受压力喷射而诱发应力力波。在管道壁中传播的声波(称为体声波),根据波并在管壁内传播。应力波的纵波、横波和表面波引起的管壁振动包括纵振动、横振动和圆环振动。收稿日期:2001211212实验表明,这种应力波的频谱很宽,既包括声频成分,也包括超声频成分。但由于管壁的阻尼作用,只·328·©1995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.
7、Allrightsreserved.标准分享网www.bzfxw.com黄 文等:管道泄漏检测用人工神经网络技术有某些频率的波才能传播较远距离,这与管道振型率谱的形状和幅值。但是通常情况下泄漏应力波信有关。但当应力波与管道的某种振型发生共振时,号的幅值除与泄漏有关外,也和放大倍数、至泄漏点出现该频率的优势振动,也会传播较远。声波在固的距离以及泄漏信号传播路径阻尼有关,为了提取体介质中传播时,能量的衰减与介质的结构特征和能反映谱形主要特征的特征向量,可以定义新的n物理性能有密切关系。三种振动在传播过程中其速维向量度、方向和衰减各不相同,因此,传播一定距离后拾ρ=ρ
