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管道作为五大运输工具之一,在运输液体、气体和浆液等方面具有独特的优势。随着国家能源战略的调整和西部开发战略的实施,我国管道运输业随之快速发展,管道数量与日剧增,在国民经济中起着越来越重大的作用。管道的泄漏会造成巨大的经济损失和环境污染,引起其泄漏的原因包括自然腐蚀和第三方破坏,管道的第三方破坏已经成为目前造成管道泄漏的最主要因素。因此对管道进行主动防护及快速准确地判定事发地点具有极为重要的现实意义。
本文对气体架空管道破坏点检测与定位进行了深入研究,主要进行了以下工作:
(1)对声波在管道传播的特性进行研究,理论和实验表明,声横波、纵波在金属管道以不同的速度传播。提出了横波纵波协同检测破坏点的方法,引入了基于实验统计的声速差系数k的概念,声速差系数的引入,解决了传统方法速度难以确定的问题,均化了定位误差,在破坏点定位上取得良好效果。
(2)对震击信号的功率密度谱进行分析用;小波变换的方法,对信号进行了各个频带的分解,对信号低频特性和高频细节进行了分析。分析结果表明震击信号频率在200~600Hz之间。
(3)设计了基于仪表运放AD620的可变增益放大器和八阶butterworth带通滤波器,滤去低频干扰和高频噪声。经放大滤波后的信号,信噪比有了明显的提高,为后续的信号处理奠定了良好的基础。
(4)运用短时能量和短时过零率法检测横波、纵波波达时刻,在分析研究短时能量和短时过零率方法的基础上,提出了短时能量差分法,提高了端点检测的精度。
(5)在满足检测算法处理要求的基础上,选择基于arm7核的LPC2138微处理器,对外围电路进行了设计,开发了相应的数据采集程序。