相關儀在地下管網檢漏中的應用

時間：2006-12-22 來源： 作者：

自動相關相關儀在漏水調查中，不僅對管道是否漏水判斷迅速準確，還具有漏點定位精度高等優點，更重要的是在某些場所，它是漏水檢測中必備的設備。如管道埋深較大，電子聽漏儀捕捉不到漏水聲波信號；管道上方有堆積物無法路面聽音；管道穿越河流，漏點恰好位于河流段等等。所以用好相關儀就顯得較為重要。

1、相關儀的工作原理

在預計漏點兩側各找到一個管線裸露點，并在上面各放一個傳感器，接收由漏點處傳播過來的漏水聲波信號，并將其轉換成電信號，通過無線或有線傳播到相關儀主機內，對其進行模數轉換，數字濾波處理后，進行互相關運算，求出漏水聲波到達兩傳感器間的時差，再根據輸入的兩傳感器間的距離及管道速度，按公式L＝D－VTD/2 (L為漏點到近傳感器的距離，D為兩傳感器間的距離，V為漏水聲波在管道中的傳播速度，TD為時差)即可計算出漏點位置。

2、主要參數的選取

2．1  速度參數

根據漏點計算公式：L＝D－VTD/2可知，漏點位置與兩傳感器間的距離D、速度V及時差TD有關。在知道管線走向的情況下，一般距離D誤差不大，且距離差△D米，影響漏點位置的誤差為△D/2 米，所以由于D引起的誤差可以控制在最小的范圍內；ID為由相關儀計算出的時差，在濾波器設計合理的情況下，ID誤差可達到最小。理論和實踐證明，速度是影響定位精度的主要因素。通常根據材質及管徑調用主機內存中的速度參數，往往與實際不符，原因是主機內存中的速度，依據國外管材測量得到的。我國許多城市鋪設的管道歷史悠久，且水硬度高，管道內壁沉積了許多水垢，降低了管道的彈性模量，因而速度降低。絕大部分管道的速度比相關儀內存中的速度偏低，但也有個別管道速度比內存中的速度偏高，如在保定供水管網中有一種白鑄鐵管比較堅硬，速度比普通鑄鐵管偏高。獲得準確速度的方法之一，是使用白噪聲發生器或用消火栓放水對模擬管道漏水產生的噪聲信號，通過“速度測量”菜單即可測量出速度。在沒有上述設備的情況下，當漏點一側(左側)有一裸露點，另一側(右側)有三個以上裸露點，且右側裸露點與左側裸露點間的距離依次至少相差20％時，可用麥克6相關儀中“計算存儲”功能進行三次以上相關，可自動求出準確的速度，以及較準確的漏點位置。不過在實際應用中象管徑較大，對漏水聲波信號擴散衰減較大的管道或對聲波信號吸收衰減較大的管道(如塑料管)，往往漏點一側的第三個傳感器接收不到漏水聲波信號，致使該種方法很難奏效。我們經過研究，找出了一種對條件要求不太苛刻，簡單實用的方法，僅在漏點兩側找到三個裸露點，只進行兩次相關測量，再經過簡單計算就可得到準確的速度值，具體方法見《地下管線管理》2001年第6期。在定位精度要求不太高的條件下，根據經驗，可對內中的速度適當修正后，再輸入相關儀進行相關。

2．2  濾波器參數

雖然相關儀在進行相關運算時，對環境的隨機干擾信號具有一定的壓制作用，由于放大器一般采用浮點放大方式，放大器增益隨著信號強弱變化，信號強增益小，信號弱增益大。當環境噪音較大，漏水聲波信號能量很低，放大器增益小，很難拾取漏水聲波信號，往往不能確定出漏點的位置。此時必須設置合理的濾波器，濾掉各種干擾信號。相關儀根據給定的材質、管徑和距離參數，可自動給出濾波參數。當老化或腐蝕嚴重時，自動給定的濾波器不一定合理。原因是鋪設年代久遠的管道腐蝕或老化嚴重時，彈性模量降低，造成漏水聲波信號中的高頻成份衰減大，使信號頻帶向低頻方向移動。所以在這些管段輸入的濾波器頻帶應比自動給出的濾波器的通頻帶低。條件允許時，可利用相關儀中設置的頻譜分析功能，對兩個傳感器接收到的信號進行富氏變換，根據振幅譜確定漏水聲波信號的主頻，而后設計濾波器。

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