[發明專利]時間反演超分辨率管道泄漏監測方法

有效

• 申請號: 201711434392.2
• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN108120573B
• 公開（公告）日: 2020-02-11
• 發明（設計）人: 張光旻;宋鋼兵;宋躍;鄭愚;李釗勤
• 申請（專利權）人: 東莞理工學院
• 主分類號: G01M3/40
• 分類號: G01M3/40
• 代理公司: 11350 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 湯東鳳

本發明公開了一種時間反演超分辨率管道泄漏監測方法，與現有技術相比，本發明針對現有方案需要在信號源附近使用超材料元器件才能實現超分辨率成像定位，這一缺點，提出并設計了一種時間反演超分辨率時域調節函數，通過調整該函數，可提高分辨率，并且突破分辨率衍射極限。由于該方案通過算法實現超分辨率，不需要使用超材料元器件，所以，相較于現有時間反演超分辨率成像定位方案，其實用性更強，成本更低。因此，該新技術可以實現長距離輸氣管道的低成本、超高分辨率泄漏監測。

技術領域

本發明涉及工業檢測領域，尤其涉及一種時間反演超分辨率管道泄漏監測方法。

背景技術

輸氣管道泄漏時會產生負壓力波信號，通過利用壓電傳感器捕捉該信號，并且用算法進行處理，可以獲得該泄漏點的位置信息。但是，受衍射極限的限制，定位分辨率往往大于二分之一個波長，即目標像的-3dB區域不小于二分之一個波長。由于負壓力波頻率很低、波長很大，所以現有定位技術在計算泄漏點位置時，分辨率往往較低，這導致定位的精確性大為降低，同時很難對泄漏區域的情況進行準確的評估。

輸氣管道泄漏檢測技術可分為：紅外線成像輸氣管檢漏技術、漏磁輸氣管檢漏技術、分布式光纖檢漏技術、負壓波輸氣管檢漏技術。

常景龍描述了一種紅外線成像輸氣管檢漏技術,具體方法是用直升機裝載著精密的紅外線攝像儀，沿著輸氣管移動，記錄輸氣管道周圍不規則的地熱輻射效應，利用光譜分析檢測來判斷是否發生管道泄漏并且確定泄漏的具體位置。該方法使用交通設備搭載儀器移動監測，因此，監測成本昂貴，且無法實現實時監測。

黃輝介紹了漏磁輸氣管檢漏技術。金屬管道泄漏產生的缺損會導致的磁力線泄漏，該技術通過緊貼管壁的探頭來檢測漏磁場，判斷是管道否存在缺陷。只有在金屬管道上產生磁力線，因此，對非金屬輸氣管，該方法無法進行有效的監測。

陳志剛利用分布式光纖檢漏技術進行輸氣管道的檢漏。該技術沿著管道大范圍的鋪設光纖，用光纖布拉格光柵作為傳感器，獲取天然氣管道沿途的應變信號，通過對取得的信號的分析和處理，可以檢測出輸氣管道泄漏的位置。由于光纖成本較高，對于長距離管道，需要鋪設大量光纖，成本太高。

馬小林介紹了負壓波輸氣管檢漏技術。該技術利用安裝在管道兩端的壓力傳感器，檢測輸氣管道泄漏時產生的負壓力波動信號，并且根據兩端接收到負壓波的時間差，來確定管道泄漏的具體位置。雖然該方法可以實現實時監測，但負壓力波波長太長，根據衍射極限，該技術定位分辨率很差。

總體說來，大多數檢漏辦法無法實現低成本、高分辨率的實時泄漏監測。

由于受到衍射極限的影響，無源成像定位技術的分辨率大于二分之一個波長。近期，國際上提出使用局部諧振超材料結合時間反演成像定位技術來實現信號源的超高分辨率定位與成像，突破二分之一個波長的極限。

FabriceLemoult介紹了一種基于周期方形格框架結構的方法。整個結構共有400根40cm長的導線構成，每根導線之間的距離為1.2cm。將該結構放置于信號源周圍，通過時間反演技術，該作者將分辨率提高到八十分之一個波長。

AnthonyGrbic構造了一種傳輸線網格結構來提高分辨率。該結構建立在1.52mm的基片上，共由5*19格網格的印刷微帶銅線構成。銅線上安置電容和電感。在目標源近場區域放置此結構，可獲得0.21個波長的分辨率。

ChengLv開發了一種平面雙曲線超材料結構來提高分辨率。相互粘連的金屬塊和介質塊作為其基本單元，多個基本單元構成一個完整的該結構。當基本單元的數量達到1000個，并且貼近信號源時，器可實現0.098個波長的分辨率。

MatthieuRupin也發明了一種可實現超分辨率的結構。該結構由多根長為61cm、直徑為6.35mm的細金屬棒構成。將該結構置于信號源的四周較近位置，配合反演濾波器定位方法，可實現0.16個波長的分辨率。