[發明專利]一種基于頻域的液體輸送管道泄漏和污堵檢測方法

有效

• 申請號: 201610047832.8
• 申請日: 2016-01-25
• 公開（公告）號: CN105650482B
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 彭杰鋼;劉露
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: F17D5/06
• 分類號: F17D5/06
• 代理公司: 成都金英專利代理事務所(普通合伙)51218
• 代理人: 袁英

1.一種基于頻域的液體輸送管道泄漏和污堵檢測方法，所述方法基于一種主動電場液體輸送管道內檢測裝置，該內檢測裝置包括主動電場發射裝置(1)、電場變化檢測裝置(2)、數據采樣裝置(3)、數據處理器(4)和探頭支架(5)；

所述的主動電場發射裝置(1)包括信號發生器(1-1)和發射電極(1-2)；

所述的電場變化檢測裝置(2)包括接收電極(2-1)和接收電路(2-2)；

所述發射電極(1-2)將信號發生器(1-1)產生的電壓激勵信號輸入到輸送液體(7)中以建立探測電場，接收電極(2-1)將液體輸送管道(6)的物理特性變化引起的電場變化傳輸到接收電路(2-2)上；所述的數據采樣裝置(3)對接收電極(2-1)進行數據采樣；

所述的探頭支架(5)設于液體輸送管道(6)內的輸送液體(7)中，用于安裝固定探頭即發射電極(1-2)和接收電極(2-1)；

所述的數據處理器(4)用于對輸入信號進行濾波，并利用FFT變換分析接收電極(2-1)輸出的電壓變化從而對液體輸送管道的缺陷進行檢測，同時，數據處理器(4)還控制信號發生器(1-1)發射所需信號；

其特征在于，所述方法包括以下多個步驟：

S1，初始化：

S101，電場發射，對信號發生器(1-1)進行初始化，設定待發生信號的波形參數；

S102，電場變化檢測，接收電路(2-2)實時檢測接收電極(2-1)上的電勢差信號f(t)，并將電勢差信號f(t)傳輸給數據采樣裝置(3)，接收電路(2-2)提供一個或多個數據采集端口與數據采樣裝置(3)連接；

S103，數據采樣裝置(3)通過采集通道選擇模塊選擇待信號傳輸的通道，通道采樣數控制模塊設置該采集通道的采樣率；

S104，初始化數據采集端口和結構體數組Arr[capacity]，結構體數組Arr[capacity]包括采樣開始時刻時間time、傅里葉變換的特征幅值|F_m(k)|和探頭的接收電極(2-1)與缺陷點(8)的相對位置Lrp；

S2，數據采集：

S201，探頭支架(5)在所選液體輸送管道內的運動過程中，數據采樣裝置(3)定時采集由接收電路(2-2)傳輸過來的接收電極(2-1)中的差分電壓信號f_m(n)，差分電壓信號f_m(n)的計算公式為：

f_m(n)＝E1-E2；

式中，E1為上接收電極(2-1-1)的電勢，E2為下接收電極(2-1-2)的電勢，m為第m次采樣，n為采樣時間即探頭在該采樣時間段內的運動時間t的離散值；

S3，描繪定位曲線：

S301，對該采樣時間段內采集的差分電壓信號f_m(n)進行傅里葉變換，其傅里葉變換函數為：

Fm(k)=Σn=0N-1fm(n)WNnk,WN=e-j2πN,k=0,1,...,N-1;]]>

S302，計算傅里葉變換的特征幅值|F_m(k)|；

S303，將本次采樣開始時刻time和特征幅值|F_m(k)|存儲在結構體數組Arr[capacity]中對應的第i個數組元素Arr[i]中，即Arr[i].time＝time，Arr[i].value＝|F_m(k)|；

S304，計算探頭支架(5)上的接收電極(2-1)與缺陷點(8)的相對位置L_rp，將其存儲在結構體數組Arr[capacity]中，即Arr[i].Lrp＝Lrp，相對位置Lrp的計算公式為：

Lrp＝S-(vt+L₀)；

式中，S為缺陷點(8)在導軌上的絕對位置坐標，L₀為探頭上的接收電極(2-1)的實際起始位置坐標，t為探頭從開始檢測到當前時刻總的運動時間，v為探頭的運動速度；

S305，根據相對位置Lrp和特征幅值|F_m(k)|在坐標圖中記錄當前采樣點，并將當前采樣點與上一采樣點進行連線，描繪出定位曲線；

S306，判斷結構體數組是否已存滿，即結構體數組所能容納的元素個數已達上限，若已存滿，則結束數據采集步驟S2和S3，否則，重復數據采集步驟S2和S3；

S4，缺陷定位，當探頭運動到缺陷點(8)附近時，缺陷點(8)對電場產生影響，使接收電極(2-1)接收到的電勢差發生變化，同時定位曲線也發生畸變，且定位曲線的畸變處對應管道的缺陷點(8)。