CN109085248B - 承压管道壁冲击源的定位方法、装置及*** - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种承压管道壁冲击源的定位方法、装置及***；其中，该方法包括：采集承压管道壁受冲击产生的声发射信号；从声发射信号中分离出指定频率的频率信号，得到声发射信号的波形包络谱；根据预先建立的承压管道测量模型，以及预先计算获得的声发射信号在承压管道壁上的传播速度，得到声发射信号中，多个子信号到达承压管道壁上的预设搜索点的时间差；根据时间差，将多个子信号在时域上移动，搜索预设搜索点，将多个子信号波峰聚焦的预设搜索点确定为承压管道壁冲击源的位置。本发明提高了对承压管道壁冲击源定位的精确度。

Description

承压管道壁冲击源的定位方法、装置及***

技术领域

本发明涉及管道故障定位领域，尤其是涉及一种承压管道壁冲击源的定位方法、装置及***。

背景技术

管道运输在国民经济、国防工业生产、人们日常生活等方面都发挥着重要作用。其中，承压管道被广泛用于远距离运输与调配世界各地的天然气、石油、水及其它易于流动的物质。由于承压管道长期承受高压，随着管龄的增长，管道会产生老化现象且受腐蚀严重；同时也由于机械振动、管道冲击及人为破坏等原因，承压管道的破损和泄漏引发的事故时有发生，严重时会直接造成对人类居住环境与生命财产的严重破坏。现有技术一般采用声发射技术对承压管道的冲击源进行定位，但定位精确度较低，难以有效地预测管道的易破损点。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种承压管道壁冲击源的定位方法、装置及***，以提高对承压管道壁冲击源定位的精确度。

第一方面，本发明实施例提供了一种承压管道壁冲击源的定位方法，该方法包括：采集承压管道壁受冲击产生的声发射信号；从声发射信号中分离出指定频率的频率信号，得到声发射信号的波形包络谱；根据预先建立的承压管道测量模型，以及预先计算获得的声发射信号在承压管道壁上的传播速度，得到声发射信号中，多个子信号到达承压管道壁上的预设搜索点的时间差；根据时间差，将多个子信号在时域上移动，搜索预设搜索点，将多个子信号波峰聚焦的预设搜索点确定为承压管道壁冲击源的位置。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，上述方法还包括：根据设置在承压管道壁上的传感器位置，建立承压管道测量模型；对承压管道测量模型的管道壁划分网格，将网格线交叉点确定为预设搜索点。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，在承压管道壁上设置有六个传感器，其中，四个传感器围成矩形区域，用于采集子信号，两个传感器分别位于管道两端矩形区域的中心，用于确定冲击源的方向。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，上述从声发射信号中分离出指定频率的频率信号，得到声发射信号的波形包络谱的步骤，包括：提取声发射信号中的弯曲波信号；采用希尔伯特时域波形包络的方法，对弯曲波信号成分求取波形的包络，得到声发射信号对应的低频窄带声发射信号。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，上述声发射信号在承压管道壁上的传播速度，通过下述方式获得：通过两个传感器分别采集子信号；通过互相关的方式标识两个传感器对应的子信号的时间差；根据两个传感器之间的距离及时间差，通过速度距离公式计算传播速度。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，上述根据预先建立的承压管道测量模型，以及预先计算获得的声发射信号在承压管道壁上的传播速度，得到声发射信号中，多个子信号的采集时间差的步骤，包括：计算管道壁上任一两个网格线交叉点之间的距离；根据距离和传播速度，计算声发射信号中的多个子信号到达各个网格线交叉点的时间差。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，上述根据时间差，将多个子信号在时域上移动，搜索预设搜索点，将多个子信号波峰聚焦的预设搜索点确定为承压管道壁冲击源的位置的步骤，包括：在每个预设搜索点上，将多个子信号中任意一个子信号作为参考信号，将参考信号以外的子信号在时域上移动对应时间差的距离；判断当前的预设搜索点上，多个子信号的最大波峰是否在同一时刻聚焦；如果是，确定当前的预设搜索点为承压管道壁冲击源的位置。

第二方面，本发明实施例还提供了一种承压管道壁冲击源的定位装置，该装置包括：信号采集模块，用于采集承压管道壁受冲击产生的声发射信号；滤波模块，用于从声发射信号中分离出指定频率的频率信号，得到声发射信号的波形包络谱；时间差计算模块，用于根据预先建立的承压管道测量模型，以及预先计算获得的声发射信号在承压管道壁上的传播速度，得到声发射信号中，多个子信号到达承压管道壁上的预设搜索点的时间差；冲击源确定模块，用于根据时间差，将多个子信号在时域上移动，搜索预设搜索点，将多个子信号波峰聚焦的预设搜索点确定为承压管道壁冲击源的位置。

第三方面，本发明实施例还提供了一种承压管道壁冲击源的定位***，该***包括处理器和传感器；上述的承压管道壁冲击源的定位装置设置于处理器中；传感器设置于承压管道壁上。

第四方面，本发明实施例还提供了一种管道表面传感器的定位装置，该装置包括一半圆弧形滑动定位卡盘，卡盘的内径和管道外径相应；位于直径线的两个端分别设置两个卡口，用于放置传感器；装置的顶端放有两个光电传感器，分别用于发射和接收信号。

本发明实施例带来了以下有益效果：

本发明实施例提供了一种承压管道壁冲击源的定位方法、装置及***；采集承压管道壁受冲击产生的声发射信号后，从声发射信号中分离出指定频率的频率信号，得到声发射信号的波形包络谱；根据预先建立的承压管道测量模型，以及预先计算获得的声发射信号在承压管道壁上的传播速度，可以得到声发射信号中，多个子信号到达承压管道壁上的预设搜索点的时间差；再根据该时间差，将多个子信号在时域上移动，从而搜索预设搜索点，最终将多个子信号波峰聚焦的预设搜索点确定为承压管道壁冲击源的位置。该方式提高了对承压管道壁冲击源定位的精确度。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本发明的上述技术即可得知。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施方式，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种承压管道壁冲击源的定位方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种承压管道壁冲击源的定位方法的流程示意图；

图3为本发明实施例提供的承压管道壁上传感器位置示意图；

图4为本发明实施例提供的一种专用的管道表面传感器的定位装置与管道的装配图；

图5为本发明实施例提供的波速测定实验装置示意图；

图6为本发明实施例提供的管道测量模型；

图7为本发明实施例提供的传感器采集的原始声发射信号图；

图8为本发明实施例提供的声发射信号的窄带信号时频域图；

图9为本发明实施例提供的管道测量模型上A、B两个网格点的距离示意图；

图10为本发明实施例提供的声发射信号在时域上偏移至声源点的波形图；

图11为本发明实施例提供的冲击定位三维效果图；

图12为本发明实施例提供的搜索冲击源点的算法流程图；

图13为本发明实施例提供的另一种承压管道壁冲击源的定位装置的结构示意图；

图14为本发明实施例提供的一种承压管道壁冲击源的定位***的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前对承压管道的冲击源进行定位的精确度较低，基于此，本发明实施例提供的一种承压管道壁冲击源的定位方法、装置及***，可以应用于承压管道壁及其他承压设施的冲击源定位。为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种承压管道壁冲击源的定位方法进行详细介绍。

参见图1所示的一种承压管道壁冲击源的定位方法的流程示意图，该方法包括：

步骤S100，采集承压管道壁受冲击产生的声发射信号。

材料中局域源快速释放能量产生瞬态弹性波的现象称为声发射。承压管道壁受到冲击后，会产生声发射信号；将管道壁声发射冲击信号的时域波形作为分析目标，可以较好地分析冲击过程及定位冲击源。一般采用传感器和声发射信号采集***对声发射信号进行采集，并传输至信号处理***，如计算机中。

步骤S102，从声发射信号中分离出指定频率的频率信号，得到声发射信号的波形包络谱。

声发射应力波(即声发射信号)具有多种的时域特征，是有多种频率信号合成的；依据冲击产生的物理过程及声发射应力波传播特征，合理选择分析处理的声发射类型波对定位结果的精度具有很大的影响，根据现有经验一般采用声发射信号的低频窄带信号作为最直接和重要的分析目标。上述过程也称为对声发射信号的预处理，目的为得到声发射信号的弯曲波(属于低频窄带信号)。预处理包括放大，滤波等，可以提高定位精度，降低伪定位的概率；同时利用波形包络的方法求取时域波形包络信号，以降低其他声发射类型波对定位结果的影响。

步骤S104，根据预先建立的承压管道测量模型，以及预先计算获得的声发射信号在承压管道壁上的传播速度，得到声发射信号中，多个子信号到达承压管道壁上的预设搜索点的时间差。

具体地，可以通过实际测量数据，利用软件建立上述承压管道测量模型，可以通过实际管道参数，建立上述管道的3D(3dimensional三维)模型。根据设置于承压管道壁上的传感器的位置确定3D模型中冲击源的待搜索区域。对待搜索区域进行划分网格，即得到预设搜索点。计算预设搜索点与各个传感器之间的距离，根据声发射信号的传播速度，即可计算各个传感器接收到信号的时差。

步骤S106，根据时间差，将多个子信号在时域上移动，搜索预设搜索点，将多个子信号波峰聚焦的预设搜索点确定为承压管道壁冲击源的位置。

具体地，根据计算出来的时差，将各个传感器接收到的声发射信号在时域上进行移动相应的时差。如果该预设搜索点为冲击源，则各个声发射信号的峰值是聚焦的，合成信号最大，从而定位冲击源。

本发明实施例提供了一种承压管道壁冲击源的定位方法；采集承压管道壁受冲击产生的声发射信号后，从声发射信号中分离出指定频率的频率信号，得到声发射信号的波形包络谱；根据预先建立的承压管道测量模型，以及预先计算获得的声发射信号在承压管道壁上的传播速度，可以得到声发射信号中，多个子信号到达承压管道壁上的预设搜索点的时间差；再根据该时间差，将多个子信号在时域上移动，从而搜索预设搜索点，最终将多个子信号波峰聚焦的预设搜索点确定为承压管道壁冲击源的位置。该方法提高了对承压管道壁冲击源定位的精确度。

参见图2所示的另一种承压管道壁冲击源的定位方法的流程示意图，该方法在图1所示的方法基础上实现，包括以下步骤：

步骤S200，根据设置在承压管道壁上的传感器位置，建立承压管道测量模型。

在承压管道壁上设置多个传感器，将传感器围成的区域作为监测区域；可以设置六个传感器，使得其中四个传感器围成一个矩形区域，另外两个分别放在管道的两端矩形区域的中心。接下来根据传感器的位置及承压管道的半径等参数，利用软件建立承压管道的模型，并确定监测区域位置及范围。

步骤S202，对承压管道测量模型的管道壁划分网格，将网格线交叉点确定为预设搜索点。

针对上述模型中的监测区域划分网格；其中，网格的间距与测量精确度相关；将网格的交叉点作为预设的冲击源预设搜索点，并建立坐标，进行坐标标记。

步骤S204，通过设置在承压管道壁上的多个传感器，采集声发射信号；其中，每个传感器采集对应的子信号。由于不同传感器与冲击源之间的距离不同，所接收到的对应子信号之间通常存在一定时差。其中，设置在承压管道壁上的六个传感器，四个围成矩形区域的传感器用于采集子信号，另外两个传感器分别位于管道两端矩形区域的中心，在下述过程中用于确定冲击源的方向。

步骤S206，提取声发射信号中的弯曲波信号；

步骤S208，采用希尔伯特时域波形包络的方法，，对弯曲波信号成分求取波形的包络，得到声发射信号对应的低频窄带声发射信号。

声发射信号传播过程中存在的频散和模态混叠的现象，一般选择冲击声发射信号的弯曲波时域波形作为最直接的研究目标，使声发射信号处理的简单化；同时，依据冲击产生的物理过程及声发射应力波传播特征，确定影响冲击定位精度的因素。采用Hilbert(希尔伯特)时域包络的方法对损伤声发射信号进行包络谱求取，滤除掉信号中无用的声发射应力波，并突出弯曲波的窄带声发射信号，用于参与后续的定位过程分析，目的在于降低其他成分信号对定位结果的干扰。

Hilbert变换在数学上的定义：给定一个实值函数x(t)，它的Hilbert变换为x’(t)，那么：

因此，对于弯曲波信号：

S(t)＝A(t)cos[ω(t)+θ(t)]

其中ωt为信号带宽，那么S(t)的希尔伯特变换为：

S'(t)＝A(t)sin[ω(t)+θ(t)]

由三角函数的性质可以得到：

式中，|A(t)|即为弯曲波的波形包络谱。

步骤S210，计算管道壁上任一两个网格线交叉点之间的距离；

其中，管道壁上任意两点A与B之间的距离可以根据以下表达式进行计算：

式中：(θ₁，z₁)、(θ₂，z₂)分别为A和B的极坐标，a为管道半径。

步骤S212，根据距离和声发射信号在承压管道壁上的传播速度，计算声发射信号中的多个子信号到达各个网格线交叉点的时间差；两点间的最短传播路径由上文中表述的距离公式进行求解。

具体地，上述声发射信号在承压管道壁上的传播速度，通过下述方式获得：通过两个传感器分别采集子信号；通过互相关的方式标识两个传感器对应的子信号的时间差；根据两个传感器之间的距离及时间差，通过速度距离公式计算传播速度。具体地，通过下述公式计算传播速度：v＝(d₂-d₁)/Δt；其中，d₁为第一传感器与预设的声发射源的距离；d₂为第二传感器与上述声发射源的距离；Δt为声发射源发出的声发射信号到达第一传感器和第二传感器的时间差。

在实际应用中，一般设计波速测定实验进行波速测量。将一对压电传感器布置在管道表面，通过互相关技术求得信号到达两传感器的时间差，按照上述速度公式计算得到单模态损伤声发射信号在管道壁上的真实传播速度，按照实际管道材料的理论速度进行波速修正。

步骤S214，在每个预设搜索点上，将多个子信号中任意一个子信号作为参考信号，将参考信号以外的子信号在时域上移动对应时间差的距离。

步骤S216，判断当前的预设搜索点上，多个子信号的最大波峰是否在同一时刻聚焦；

步骤S218，如果是，确定当前的预设搜索点为承压管道壁冲击源的位置。

在实际应用中，可以以损伤散射图像的形式显示承压管道壁冲击源的位置。

该方法基于声发射信号时域波形分析对承压管道壁冲击进行定位，对冲击声发射信号进行特定频率成分窄带信号的提取，并通过实际测定与计算得到波速；将不同传感器接收到的声发射信号在时域上的移动，形成多信号聚焦，从而确定冲击位置。该方法克服了声发射信号在传播过程中的频散现象，有效的解决了伪定位问题；将该方法应用到承压管道壁的表面，首次把研究对象从平面拓展到曲面，同时解决了建模困难、定位精度差的难题。

本发明实施例还提供了另一种承压管道壁冲击源的定位方法，该方法在图1所示的方法基础之上，通过传感器、声发射采集***及计算机实现。其中，计算机中安装了工程软件，以对信号进行分析处理。该方法中，以159mm的不锈钢管道为例进行说明。实际操作中，以铅芯折断的方式在管道壁上产生冲击信号，选择0.5mm 2B(2black黑度等级2)型铅芯折断模拟冲击源，产生的声发射信号频率主要集中在150kHz左右，选择4个R15型声发射传感器进行信号采集，参见图3所示的承压管道壁上传感器位置示意图，将传感器1#和4#布置在管道直径的两端，传感器2#和3#也是如此；传感器1#和2#，3#和4#分别位于一条直线上，因此4个传感器组成一个矩形的监控区域。为确保声发射传感器布置在管道直径的两端，实施例还提供了一种管道表面传感器的定位装置，该装置与管道的装配图如图4所示，该装置包括一半圆弧形滑动定位卡盘，卡盘的内径和管道外径相应；位于直径线的两个端分别设置两个卡口，用于放置传感器；该装置的顶端放有两个光电传感器，分别用于发射和接收信号。由于卡盘的内径和管道外径相一致，该装置能够紧密贴合管道表面；装置顶端放置的两个光电传感器，一个发射信号，一个接收信号，能够保证传感器两两都位于管道的母线上。通过该定位装置，确保了四个传感器所围成的区域为管道的半个表面。由于声发射信号传播过程中会产生频散和模态混叠现象，盲目选取群速度或者查表得到的材料声速并不可信，因此需进行试验以确定单模态损伤声发射信号在管道壁上的真实传播速度。参见图5所示的波速测定实验装置示意图，将两个传感器布置在同一条水平线，断铅产生声发射信号，两个传感器接收声发射信号后，将信号通过前置放大器处理后，传送至声发射采集仪，再传送至计算机进行处理及计算。靠近声发射源的传感器为传感器A，远端的为传感器B，两传感器之间的距离d固定不变，分别为300mm和200mm，利用互相关技术得到信号到达传感器A和B的时间差。进行多次测量，由速度公式求得信号实际传播速度分别为5514.91m/s和5723.64m/s，将两次测得的速度进行平均，得到平均速度约为5619.28m/s。d＝0.3m时，实验参数及计算结果如表1所示。

表1

d＝0.2m时，实验参数及计算结果如表2所示：

表2

进一步，利用上述得到的声发射信号的传播速度对管道壁的冲击源进行定位。

该***具体工作过程如下：

(1)利用计算机根据管道参数建立如图6所示的管道测量模型，选择其中传感器组成的矩形区域为监控区，将该区域等距离划分网格，每个网格的间距为1mm，水平线与垂直线之间的交叉点即为扫描点，并建立坐标。

(2)在断铅的同时，利用声发射采集***和传感器采集声发射信号，参见图7所示的传感器采集的原始声发射信号图。

(3)利用计算机进行信号预处理：采用Hilbert包络求取声发射信号波形包络谱，滤除掉其他声发射类型波，保留弯曲波，参见图8所示的声发射信号的窄带信号时频域图。

(4)搜索冲击源点：利用计算机计算管道曲面上任意两网格点之间的距离，如图9所示的管道测量模型上A、B两个网格点的距离示意图，采用上述测定的声发射信号的传播速度计算信号到达时差。将其中一个传感器采集的信号作为参考，其他三个信号移动相应的时差。当该网格点为声源点的时候，那么四个信号就会同相位的到达该网格点，在时域上表现为峰值最大处在同一时刻、波峰聚焦在一起。参见图10所示的声发射信号在时域上偏移至声源点的波形图，即以第一个传感器(1#)作为基准，将其它的声发射信号在时域上进行移动相应的时间差，所有信号在时域上同时间同相位的到达冲击源处，形成的聚焦波峰效果图。对每个网格交点上都进行上述操作，多个子信号波峰聚焦的预设搜索点所在的位置即为承压管道壁冲击源的位置。

一般情况下，可以将峰值作为像素值在云图上表示出来，则颜色最深的位置即为能量最大的位置，也就是冲击源的位置。参见图11所示的冲击定位三维效果图，图中颜色最深的点即为声发射源点，该点的坐标即为冲击点的坐标。上述操作以算法的形式在Matlab工程仿真软件进行，并最终显示冲击源位置。参见图12所示的搜索冲击源点的算法流程图，该算法包括以下步骤：

(1)计算网格点和传感器之间的距离、时延(即时差)；

(2)利用时延及声发射信号计算该网格点的聚焦能量，并将能量值作为像素值；

(3)储存像素值；

(4)判断该像素值是否为最大像素值；

(5)若是则输出该网格点的坐标，即为声发射源点(冲击源点)；若否，则针对下一相邻网格点进行(1)-(4)步骤的操作。

在实验中，为验证定位方法的准确性，选择不同的断点做了十组实验进行对比，将实际冲击源坐标与此波形分析方法的定位结果进行比对，实验结果和计算的径向误差如表3所示。

表3

如表3所示，10组定位实验结果的实际冲击坐标点与该方法定位坐标进行了比对，定位误差可以控制在15mm以内，验证了该基于声发射信号时域波形分析的承压管道壁冲击定位方法的准确性和可行性。

本发明实施例还提供一种承压管道壁冲击源的定位装置，参见图13所示的一种承压管道壁冲击源的定位装置的结构示意图，该装置包括：信号采集模块1300，用于采集承压管道壁受冲击产生的声发射信号；滤波模块1302，用于从声发射信号中分离出指定频率的频率信号，得到声发射信号的波形包络谱；时间差计算模块1304，用于根据预先建立的承压管道测量模型，以及预先计算获得的声发射信号在承压管道壁上的传播速度，得到声发射信号中，多个子信号到达承压管道壁上的预设搜索点的时间差；冲击源确定模块1306，用于根据时间差，将多个子信号在时域上移动，搜索预设搜索点，将多个子信号波峰聚焦的预设搜索点确定为承压管道壁冲击源的位置。

本发明实施例提供的一种承压管道壁冲击源的定位装置，与上述实施例提供的一种承压管道壁冲击源的定位方法具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

本发明实施例还提供了一种承压管道壁冲击源的定位***，参见图14所示的一种承压管道壁冲击源的定位***的结构示意图，该***包括处理器140和传感器141；上述装置设置于处理器中；传感器设置于承压管道壁上。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的***的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本发明实施例提供的一种承压管道壁冲击源的定位***，与上述实施例提供的一种承压管道壁冲击源的定位方法和装置具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

本发明实施例所提供的一种承压管道壁冲击源的定位方法、装置及***的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种承压管道壁冲击源的定位方法，其特征在于，所述方法包括：

采集承压管道壁受冲击产生的声发射信号；

从所述声发射信号中分离出指定频率的频率信号，得到所述声发射信号的波形包络谱；

根据预先建立的承压管道测量模型，以及预先计算获得的所述声发射信号在所述承压管道壁上的传播速度，得到所述声发射信号中，多个子信号到达承压管道壁上的预设搜索点的时间差；

根据所述时间差，将多个所述子信号在时域上移动，搜索所述预设搜索点，将多个所述子信号波峰聚焦的预设搜索点确定为承压管道壁冲击源的位置；

在所述承压管道壁上设置有六个传感器，其中，四个传感器围成矩形区域，用于采集所述子信号，两个传感器分别位于管道两端矩形区域的中心，用于确定所述冲击源的方向；

所述根据所述时间差，将多个所述子信号在时域上移动，搜索所述预设搜索点，将多个所述子信号波峰聚焦的预设搜索点确定为承压管道壁冲击源的位置的步骤，包括：

在每个预设搜索点上，将多个所述子信号中任意一个所述子信号作为参考信号，将所述参考信号以外的所述子信号在时域上移动对应时间差的距离；

判断当前的预设搜索点上，多个所述子信号的最大波峰是否在同一时刻聚焦；

如果是，确定当前的预设搜索点为承压管道壁冲击源的位置；

其中，所述任意一个子信号为所述四个传感器中的任意一个传感器所采集的子信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据设置在承压管道壁上的传感器位置，建立承压管道测量模型；

对所述承压管道测量模型的管道壁划分网格，将网格线交叉点确定为所述预设搜索点。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述从所述声发射信号中分离出指定频率的频率信号，得到所述声发射信号的波形包络谱的步骤，包括：

提取所述声发射信号中的弯曲波信号成分；

采用希尔伯特的方法，对所述弯曲波信号成分求取波形的包络，得到所述声发射信号对应的低频窄带声发射信号。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述声发射信号在所述承压管道壁上的传播速度，通过下述方式获得：

通过两个所述传感器分别采集子信号；

通过互相关的方式标识两个所述传感器对应的所述子信号的时间差；

根据两个所述传感器之间的距离及所述时间差，通过速度距离公式计算所述传播速度。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据预先建立的承压管道测量模型，以及预先计算获得的所述声发射信号在所述承压管道壁上的传播速度，得到所述声发射信号中，多个子信号的采集时间差的步骤，包括：

计算所述管道壁上任一两个所述网格线交叉点之间的距离；

根据所述距离和所述传播速度，计算所述声发射信号中的多个所述子信号到达各个所述网格线交叉点的时间差。

6.一种承压管道壁冲击源的定位装置，其特征在于，所述装置包括：

信号采集模块，用于采集承压管道壁受冲击产生的声发射信号；

在所述承压管道壁上设置有六个传感器，其中，四个传感器围成矩形区域，用于采集子信号，两个传感器分别位于管道两端矩形区域的中心，用于确定所述冲击源的方向；

滤波模块，用于从所述声发射信号中分离出指定频率的频率信号，得到所述声发射信号的波形包络谱；

时间差计算模块，用于根据预先建立的承压管道测量模型，以及预先计算获得的所述声发射信号在所述承压管道壁上的传播速度，得到所述声发射信号中，多个子信号到达承压管道壁上的预设搜索点的时间差；

冲击源确定模块，用于根据所述时间差，将多个所述子信号在时域上移动，搜索所述预设搜索点，将多个所述子信号波峰聚焦的预设搜索点确定为承压管道壁冲击源的位置；

所述冲击源确定模块，用于根据所述时间差，将多个所述子信号在时域上移动，搜索所述预设搜索点，将多个所述子信号波峰聚焦的预设搜索点确定为承压管道壁冲击源的位置的步骤，包括：

在每个预设搜索点上，将多个所述子信号中任意一个所述子信号作为参考信号，将所述参考信号以外的所述子信号在时域上移动对应时间差的距离；

判断当前的预设搜索点上，多个所述子信号的最大波峰是否在同一时刻聚焦；

如果是，确定当前的预设搜索点为承压管道壁冲击源的位置；

其中，所述任意一个子信号为所述四个传感器中的任意一个传感器所采集的子信号。

7.一种承压管道壁冲击源的定位***，其特征在于，所述***包括处理器和传感器；

权利要求6所述的承压管道壁冲击源的定位装置设置于所述处理器中；所述传感器设置于承压管道壁上。

8.一种管道表面传感器的定位装置，其特征在于，所述定位装置装配于权利要求7所述的承压管道壁冲击源的定位***，所述定位***包括六个传感器，其中，四个传感器围成矩形区域，用于采集所述子信号，两个传感器分别位于管道两端矩形区域的中心，用于确定所述冲击源的方向；所述装置包括一半圆弧形滑动定位卡盘，所述卡盘的内径和管道外径相应；位于直径线的两个端分别设置两个卡口，用于放置传感器；所述装置的顶端放有两个光电传感器，分别用于发射和接收信号；

所述两个光电传感器用于定位所述承压管道壁冲击源的定位***内的四个传感器，以使四个传感器所围成的区域为管道的半个表面。

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