基于压电传感器供水管道泄漏检测及信号处理技术的研究

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1、国内图书分类号：TP393国际图书分类号.：621.39工学硕士学位论文基于压电传感器供水管道泄漏检测及信号处理技术的研究硕士研究生：张党英导师：王玉田教授副导师：唐旭晖高级实验申请学位级别：师学科、专业：工学硕士所在单位：精密仪器及机械授予学位单位电气工程学院燕山大学万方数据ClassifiedIndex:TP393U.D.C.:621.39DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringWATERSUPPLYPIPELINELEAKDETECTIONBASEDONPIEZOELECTRICSENSORSANDSIGNALPR

2、OCESSINGTECHNOLOGYRESEARCHCandidate:ZhangDangyingSupervisor:Prof.WangYutianViceSupervisor:SeniorExperimentalAcademicDegreeAppliedfor:DivisionTangXuhuiSpeciality:MasterofEngineeringUniversity:PrecisionInstrument&machineryYanshanUniversity万方数据燕山大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《基于压电传感器供水管

3、道泄漏检测及信号处理技术的研究》，是本人在导师指导下，在燕山大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签字：日期：年月日燕山大学硕士学位论文使用授权书《基于压电传感器供水管道泄漏检测及信号处理技术的研究》系本人在燕山大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归燕山大学所有，本人如需发表将署名燕山大学为第一完成单位及相关人员。本人完全了解燕山大学关于保存、使用学位

4、论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权燕山大学，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日万方数据摘要发达国家城市自来水管道漏损率为7%~9%，我国城市供水漏损率达到20%～30%，近些年来，由于管道老化、工程施工等原因造成的供水管道泄漏事件频频发生，导致水资源的大量浪费。我国供水企业泄漏检测技术落后，研究一种能对泄漏点位置准确定位的技术以提高管网效率是

5、非常必要的。本文采用压电传感器检测供水铸铁管道泄漏振动信号，研究了一种用于供水管道泄漏检测的信号处理技术。研究的主要内容包括：首先，设计了压电加速度传感器的信号调理电路。由于供水管道泄漏振动信号很微弱，设计了电荷转换电路；根据供水管道泄漏振动信号的频率范围，设计了基于MAX266的开关电容带通滤波器。其次，采用低功耗的C8051F020单片机对振动信号数据进行采集和存储，对整个系统在工作过程中进行智能控制。通过设置C8051F020单片机内部定时器2，在规定的时间启动ADC进行数据采集工作，根据低功耗的设计要求和检漏定位所需数据量，设置每次信号采集时间为夜里2点到3

6、点之间，采集时间为15分钟。由于C8051F020单片机内部的数据存储器存储量有限，采用了AT45DB081FLASH数据存储器。采用USB接口作为命令发送及数据传输的通道，将储存在外部存储器上的数据送至上位机，为后续泄漏检测定位提供了必要的数据依据。最后，将所采集到的数据进行相关定位处理，通过试验验证，利用该信号处理技术在较近和较远的距离内都能对泄漏点进行比较准确的定位，能够满足供水管道泄漏检测定位的需要。关键词管道泄漏；泄漏振动信号；压电传感器；低功耗；单片机万方数据AbstractTherateofurbanwatersupplypipeleakinthede

7、velopedcountriesisfrom7%to9%,anditisfrom20%to30%inChina.Inrecentyears,duetothepipelineaging,engineeringconstruction,etc,thewatersupplypipelineleaksfrequentlyincidentsresultinatremendouswasteofwaterresources.Theleakdetectiontechnologyofwater-supplyinterprisesinourcountryisoutofdate,it