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题目:基于相关法的管道泄漏检测系统设计与实现

关键词:管道泄漏、自动增益、功率谱分析、FFT、泄漏定位

  摘要


根据统计我国因为城市自来水管道泄漏而导致的水流失是西方发达国家2到3倍,同时随着自来水管道新旧换代延迟以及由于人为施工时造成的非经意泄露导致水流失日趋严峻。因此从某种意义上来说,设计出一种适合国情的(价格合理、使用符合我国供水企业的检漏技术水平),能够对泄漏点进行准确定位的设备,对我国提高检漏效率、控制水流失意义非凡。

本文采用压电加速度传感器把供水管道的泄漏声波信号转换为电信号,并应用一种有效的信号处理技术得到泄漏点的精确位置。本项目主要内容包括:

1、系统使用内装电荷放大器的压电加速度传感器,并根据应用设计外接信号调理电路,同时用前置放大电路对调理后的微弱信号放大;根据管道泄漏信号的频率范围,设计开关电容带通滤波器。

2、根据不同管材信号幅度不同,设计了信号放大倍数自动选择电路,同时根据不同水泄露信号强度不同且随时变化,设计了能够自动调节信号增益的电路,对信号进行动态调节,改善信噪比。

3、采用时域和频域共同分析,时域内分析是从信号时域波形图上得到信号幅值及变化趋势。通过频域处理找出泄漏信号的主要频率带,然后运用相应的滤波方法,滤除干扰噪声和相对不重要泄漏信号。

4、每个分机采集到的漏水信号,分别各自进行FFT变换,然后计算互功率谱密度,对互功率谱密度进行逆FFT变换,即可获得相关分析结果,通过对多次相关分析结果统计分析,实现泄漏定位。