管道泄漏次声信号分析与定位算法的研究及实现

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1、丨，：謂我４硕士学位论文ｍｍ管道泄漏次声信号分析与定位算法的研究及实现作者姓名王燕＾指导教师姓名、职称陈晓龙副教授申请学位类别工学硕士学校代码10701学号1504121933分类号TN98密级公开西安电子科技大学硕士学位论文管道泄漏次声信号分析与定位算法的研究及实现作者姓名：王燕一级学科：仪器科学与技术二级学科：测试计量技术及仪器学位类别：工学硕士指导教师姓名、职称：陈晓龙副教授学院：机电工程学院提交日期：2018年6月ResearchandImplementationofTheInfrason

2、icSignalProcessingandLocationAlgorithmofPipelineLeakageAThesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinTestandMeasurementTechnologyandInstrumentsByWangYanSupervisor:ChenXiaolongTitle:AssociateProfessorJune2018摘要摘要近年来，由于我国管道的老龄化

3、和第三方破坏形势的日益严峻，油气管道泄漏而引发的安全事故时有发生，及时发现泄漏情况并准确定位成为泄漏发生后首要解决的问题。随着油气管道检测技术的逐步成熟和对次声波传播特性研究的深入，通过接收和处理次声波信号来确定流体管道泄漏位置成为了可能。本文针对流体管道次声检测技术，对现有的方法进行了分析，并指出了这些方法的优缺点。在此基础上，对检测技术中常用的小波阈值去噪算法进行了改进，并且提出了一种自适应有效信号判定的泄漏定位新算法。主要工作内容如下：1.首先研究了流体管道泄漏次声信号的产生及传播机理，论证了将次声法运用在流体管道监测技术中的可行

4、性。同时对夹杂在泄漏信号中的噪声进行了研究。对检测技术中常用的小波阈值去噪算法进行了改进。主要有以下两个方面：（1）在夹杂有噪声及干扰的泄漏信号的处理过程中，对小波阈值去噪算法进行了改进，采用了一种基于白化检验的分解层数的自适应确定方法，通过检验小波系数是否表现白噪特性来决定是否继续分解，解决了小波阈值去噪过程中分解层数难以确定的问题。（2）根据高斯白噪声在小波变换下的统计特性，使用了一种基于3准则的各层小波系数阈值的计算方法。在完成阈值计算后，利用软阈值函数对小波系数进行处理。将幅值小于3阈值的小波系数去除，幅值大于3阈值的小波

5、系数收缩后保留下来，得到泄漏次声信号的小波系数最佳估计值。在保留泄漏引起的突变细节的前提下，得到了较为平滑的重构信号。该方法提高了信号信噪比，改善了小波降噪效果。2.提出了一种基于自适应有效信号判定的泄漏定位新算法，根据有效信号长度的估计值，利用互相关分析确定首末两端传感器接收到的信号中的有效信号段，然后对有效信号段进行互相关分析来定位泄漏源。在此基础上，改变有效信号长度的估计值，通过多次分析，将获取的多组定位信息求均值，进一步提高定位精度并且减小了估值风险。通过仿真验证，所提算法能有效降低无关的噪声信息对互相关函数计算结果的影响，提高

6、时延估计精度，并减小泄漏点定位误差。关关关键键键词词词：：：次声波,小波分析,有效信号自适应互相关分析,泄漏检测,白化检验IABSTRACTABSTRACTOverthepastfewyears,oilpipelineleaksoftenoccurduetotheaginganderosionofpipelinesandhuman-madedestroy,whichcontributedtoeconomiclosses,environmentalpollution,andpeople’shealth.Therefore,itiscrit

7、icaltopinpointleakagelocationspromptlyandaccurately.Withtherapiddevelopmentofoilpipelinedetectiontechniquesandstudyofinfrasoundsignalpropagationcharacteristics,thedetectionofpipelineleakagehasbecomepossiblethroughreceivingandprocessinginfrasoundsignalscollectedbysensors.

8、Withregardtotheinfrasoundsignaldetectiontechniquesinoilpipelines,thisthesisfirstlyanalyzestheexistingmet