管道泄漏的聲發(fā)射檢測(cè)

管道產(chǎn)生泄漏是因?yàn)楣艿酪虿牧细g老化或其他外力作用產(chǎn)生裂紋或者腐蝕孔，管道內(nèi)外存在壓力差而使管道中的流體向外泄漏的現(xiàn)象。其中流體通過裂紋或者腐蝕孔向外噴射形成聲源，然后通過和管道相互作用，聲源向外幅射能量形成聲波，這就是管道泄漏聲發(fā)射現(xiàn)象。通過儀器對(duì)這些因泄漏引起的聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行采集和分析處理，就可以對(duì)泄漏以及其位置進(jìn)行判斷。管道泄漏監(jiān)測(cè)

壓力管道泄漏所產(chǎn)生的聲發(fā)射信號(hào)是廣義的聲發(fā)射信號(hào),管壁本身不釋放能量,而只是作為一種傳播介質(zhì)。泄漏過程中,在泄漏點(diǎn)處由于管內(nèi)外壓差,使管道中的流體在泄漏處形成多相湍射流,這一射流不但使流體的正常流動(dòng)發(fā)生紊亂,而且與管道及周圍介質(zhì)相互作用向外輔射能量,在管壁上產(chǎn)生高頻應(yīng)力波。該應(yīng)力波攜帶著泄漏點(diǎn)信息(泄漏孔形狀和大小等)沿管壁向兩側(cè)傳播,對(duì)這種聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行采集和分析處理,就可以對(duì)泄漏及其位置進(jìn)行判斷。

管道泄漏時(shí)產(chǎn)生的聲發(fā)射信號(hào)具有以下特點(diǎn):
(1)泄漏聲發(fā)射信號(hào)是由管中流體介質(zhì)泄漏時(shí)與管道及周圍介質(zhì)相互作用激發(fā)的,是一種連續(xù)型信號(hào),因此監(jiān)測(cè)儀器不需要采用較高的采樣頻率。
(2)泄漏聲發(fā)射信號(hào)沿管道向上、下游傳播,接收并分析該信號(hào),可以獲得泄漏源大小位置等信息。
(3)管道泄漏聲發(fā)射信號(hào)受諸多因素的影響,如泄漏孔徑大小和形狀以及液體壓力、管道周圍介質(zhì)、環(huán)境噪聲等,因此,聲發(fā)射信號(hào)本質(zhì)上屬于一種非平穩(wěn)隨機(jī)信號(hào)。
(4)根據(jù)導(dǎo)波理論,泄漏聲發(fā)射信號(hào)具有多模態(tài)特性,并且在管道內(nèi)傳播時(shí)存在頻散現(xiàn)象。

模態(tài)聲發(fā)射是聲發(fā)射信號(hào)處理技術(shù)的得力工具。它在聲發(fā)射源定位、復(fù)合材料損傷源識(shí)別、疲勞裂紋萌生和擴(kuò)展的聲發(fā)射監(jiān)測(cè)以及日歷損傷聲發(fā)射評(píng)價(jià)等工程實(shí)踐得到了大量的應(yīng)用。

模態(tài)聲發(fā)射(MAE) 究其本質(zhì)是一種基于波形分析的AE 信號(hào)處理技術(shù)。雖然對(duì)研究對(duì)象作了大量簡(jiǎn)化處理且技術(shù)本身仍在完善之中,但由于著眼于將AE 信號(hào)波形與AE 的物理過程相聯(lián)系,所以,它已表現(xiàn)出極強(qiáng)的生命力。MAE 理論的基本點(diǎn)是,對(duì)于工程上大量使用的板狀結(jié)構(gòu),由于板厚遠(yuǎn)小于聲波波長,AE 源在板中主要激勵(lì)起擴(kuò)展波(最低階對(duì)稱波S0) 、彎曲波(最低階反對(duì)稱波A0) 和水平切變(SH) 波三種模式的聲波。板平面內(nèi)( IP) 聲源主要產(chǎn)生擴(kuò)展波,而平面外(OOP) 聲源主要產(chǎn)生彎曲波,兩種聲源都有可能產(chǎn)生SH 波,大量的非AE 源或噪聲沒有這種特征。MAE 技術(shù)本身要比參數(shù)分析復(fù)雜,但帶來的結(jié)果卻是使AE 信號(hào)處理方法簡(jiǎn)單化。這種基于AE 源物理機(jī)制的分析可極大地幫助我們區(qū)分AE 信號(hào)和噪聲信號(hào),因而,在很多工程應(yīng)用中,它可以是一種十分有效的AE 信號(hào)處理方法。