[發明專利]基于小波和EMD重構相結合的泄漏檢測方法及泄漏檢測裝置

有效

• 申請號: 201710734848.0
• 申請日: 2017-08-24
• 公開（公告）號: CN107461611B
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發明（設計）人: 董恒;譚建勇;劉思琴
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: F17D5/06
• 分類號: F17D5/06;G01M3/24
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 劉莎

1.基于小波和EMD重構相結合的泄漏檢測方法，其特征在于，具體步驟如下：

步驟1：通過三個傳感器S1、S2和S3分別采集管道泄漏產生的振動信號s1(t)、s2(t)和s3(t)；

步驟2：對信號s1(t)、s2(t)和s3(t)依次進行放大、濾波、A/D轉換后得到采樣序列s1(n)、s2(n)和s3(n)，并存儲到SD卡；

步驟3：通過無線通訊模塊將采樣序列s1(n)、s2(n)和s3(n)傳輸到計算機；

步驟4：對采樣序列s1(n)、s2(n)和s3(n)分別進行去噪處理，得到去噪后的采樣序列y1(n)、y2(n)和y3(n)；

步驟5：采用基于EMD重構的相關時延估計方法對去噪后的采樣序列y1(n)、y2(n)和y3(n)進行計算，得到泄漏聲波從泄漏點到達傳感器S1和S2的時延估計值D₁₂以及泄漏聲波從泄漏點到達傳感器S2和S3的時延估計值D₂₃；

步驟6：根據步驟5中得到的時延估計值以及泄漏聲波在管道介質中的傳播速度進行定位：

式中：L1為泄漏點到S1的距離；L2為泄漏點到S2的距離；L₁₂:為S1和S2號之間的距離；V為泄漏聲波在管道介質中的傳播速度。

2.根據權利要求1所述的基于小波和EMD重構相結合的泄漏檢測方法，其特征在于，步驟4中所述的去噪方法的具體過程如下：

步驟4-1：選擇小波和并計算小波分解層數K，含噪采樣序列被分解至K層，得到各層分解子帶所對應的低、高頻系數V_k、W_k，方法如下：

1)設置粗調解分解層數為N，保留分解的N-1次高頻系數W_N-1和N次高頻系數W_N；

2)對N-1層高頻系數W_N-1進行重構，計算其模極大值CD_N-1；對N層高頻系數W_N進行重構，計算其模極大值CD_N；如果CD_N-1<CD_N，則判定該高頻系數為有用信號為主，轉到4)，否則該高頻系數為噪聲信號為主，轉到3)；

3)令N＝N+1，進行N層分解，轉到2)；

4)放棄最后一次結果，確定最終的分解層數K為N-1；

步驟4-2：對第K層小波低頻系數V_K上利用通用閾值對脈沖噪聲進行濾除；

1)對于待處理的信號點P，選擇t步長的鄰域范圍；其中，t為自然數，t的最大取值為信號脈寬的一半；

2)以P點為基準點制作t個模式，分別計算這t個模式的鄰域范圍內數據絕對值的算術平均值，選出其中的最大算術平均值作為P點的特征值，以P點的特征值替代P點的原始幅值；

3)將替代后的P點特征值與通用閾值進行比較，當P點特征值大于通用閾值時，信號點P全部保留原始幅值；當P點特征值小于或等于通用閾值時，對信號點P進行置零；其中，通用閾值δ為噪聲標準方差，n為分解得到的小波系數的個數總和；

步驟4-3：將K層小波高頻系數中的細節系數直接清零，對高頻噪聲進行清零；

步驟4-4：根據第K層的低頻系數和步驟4-3中K層濾噪后的高頻系數進行重構，得到去噪后的采樣序列。