管道產(chǎn)生泄漏是因為管道因材料腐蝕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。通過儀器對這些因泄漏引起的聲發(fā)射信號進行采集和分析處理，就可以對泄漏以及其位置進行判斷。
管道泄漏監(jiān)測
壓力管道泄漏所產(chǎn)生的聲發(fā)射信號是廣義的聲發(fā)射信號,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)力波攜帶著泄漏點信息(泄漏孔形狀和大小等)沿管壁向兩側(cè)傳播,對這種聲發(fā)射信號進行采集和分析處理,就可以對泄漏及其位置進行判斷。z89g88l5ysqw
管道泄漏時產(chǎn)生的聲發(fā)射信號具有以下特點:
(1)泄漏聲發(fā)射信號是由管中流體介質(zhì)泄漏時與管道及周圍介質(zhì)相互作用激發(fā)的,是一種連續(xù)型信號,因此監(jiān)測儀器不需要采用較高的采樣頻率。
(2)泄漏聲發(fā)射信號沿管道向上、下游傳播,接收并分析該信號,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)射信號本質(zhì)上屬于一種非平穩(wěn)隨機信號。
(4)根據(jù)導(dǎo)波理論,泄漏聲發(fā)射信號具有多模態(tài)特性,并且在管道內(nèi)傳播時存在頻散現(xiàn)象。
模態(tài)聲發(fā)射是聲發(fā)射信號處理技術(shù)的得力工具。它在聲發(fā)射源定位、復(fù)合材料損傷源識別、疲勞裂紋萌生和擴展的聲發(fā)射監(jiān)測以及日歷損傷聲發(fā)射評價等工程實踐得到了大量的應(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 信號處理技術(shù)。雖然對研究對象作了大量簡化處理且技術(shù)本身仍在完善之中,但由于著眼于將AE 信號波形與AE 的物理過程相聯(lián)系,所以,它已表現(xiàn)出極強的生命力。MAE 理論的基本點是,對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 源在板中主要激勵起擴展波(低階對稱波S0) 、彎曲波(低階反對稱波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 信號處理方法簡單化。這種基于AE 源物理機制的分析可極大地幫助我們區(qū)分AE 信號和噪聲信號,因而,在很多工程應(yīng)用中,它可以是一種十分有效的AE 信號處理方法。