室内地埋供热管道泄漏的声学监测及其信号去噪方法研究

为了更精确地对室内地埋供热管道泄漏声学监测信号进行主要特征频率提取和分析,需先对测量信号去噪。本文采用变分模态分解(variational mode decomposition,VMD),对距离漏水点5 cm和40 cm测量点的原始声信号分别进行模态分解,计算出各模态分量的排列熵并将其作为噪声信号剔除的依据,最后对信号进行重构,并与经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)、集合经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition,EEMD)的处理结果进行对比。发现相比于其他两种分解降噪方法,VMD能够更好地解决模态混叠问题,能更为精确地将噪声信号去除,达到更好的去噪效果。

脉动热管温度信号的小波分析及流型识别

脉动热管中的温度波动信号具有较复杂的瞬态波动特征,采用连续小波变换方法可以较好地分析此类信号特征。采用全玻璃脉动热管,在可视化实验基础上,应用小波分析方法,重点研究PHP温度振荡信号及流型识别。结果表明,采集频率、管壁材料以及热通量等会影响温度信号的主频值。当热通量较高(q=2.65~3.18 W/cm^(2))时,1 Hz的采集频率容易导致信号失真,应采用10 Hz及以上的采集频率。玻璃管的热惰性会导致温度信号失真,尤其在高热通量(q=2.65~3.18 W/cm^(2))时不可忽略。总体来看,随着热通量的增加,蒸发温度波动幅度减小、频率增加。当热通量从0.35 W/cm^(2)增加到3.18 W/cm^(2),流体温度信号的主频值从0.02 Hz增加到3.88 Hz。相应地,管内流型由弹状流逐渐向环状流转变,并出现单向大循环流。由管内流体温度信号求得的主频值可推广至铜管或其他金属材料的脉动热管,有助于识别其内部流型及流态变化,更好地理解其传热特性。

高压工业管道焊缝泄漏信号数值模拟

高压工业管道焊缝泄漏信号高精度数值模拟可帮助后期相关信号传感器的设计与研究,保障工业现场安全。分别建立泄漏过程中物质质量、动量和能量守恒方程,通过湍动能和耗散率描述风场环境,分析壁面粗糙程度,利用湍流方程描述湍流形成过程,建立焊缝泄漏模型;将上述模型耦合到FLUENT软件中,确立模拟区域,合理划分线网格与面网格,针对风速入口、泄漏入口、出口和地表设定边界条件,提高模拟结果的合理性。将天然气高压工业管道作为模拟对象,模拟结果显示,泄漏位置的泄漏速度越快,湍流扩散范围越大;距离泄漏点越近的地方,泄漏物质浓度越高,模拟结果和实测结果的误差越小,模拟方法能为泄漏事故解决措施提供合理依据。

基于BWO优化VMD联合小波阈值的管道泄漏次声波去噪方法

管道泄漏次声波信号中的干扰噪声影响管道泄漏定位的精准度。提出了一种基于白鲸优化算法(BWO)优化变分模态分解(VMD)联合小波阈值(WT)的管道泄漏次声波去噪方法。针对VMD算法中分解层数K和惩罚因子α的取值对信号分解结果影响较大,利用白鲸优化算法(BWO)对VMD分解的两关键参数进行寻优,获得最优参数组合[K、α],并利用优化后的参数对次声波信号进行VMD分解,获得一系列本征模函数(IMF)分量。通过计算各IMF分量的相关系数来区分噪声IMF分量和有效IMF分量,引入一种改进的小波阈值函数对有效的IMF分量进行去噪处理,再重构去噪后各有效IMF分量,得到去噪后的管道泄漏次声波信号。通过仿真实验,将所提方法与灰狼优化算法(GWO)优化VMD联合小波阈值和麻雀搜索算法(SSA)优化VMD联合小波阈值两种方法对比,所提方法去噪后信号的信噪比分别提高了1.27%、2.01%,表明所提方法的去噪效果具有一定的优越性,为后续管道泄漏计算定位奠定了良好的基础。

管道阴极保护电流内检测硬件系统设计

针对传统外检测方法难以在某些特殊管段进行阴极保护电流检测的难题,通过管道内检测法实现管道电流参数的采集,消除了管道阴极保护电流检测盲区。给出了管道阴极保护电流硬件系统设计方案,包括电流放大电路设计、信号转换电路设计、电源方案设计。进行了管道阴极保护电流硬件系统实验测试,获得了阴极保护电流—电压标定曲线。测试结果表明,硬件系统可满足设计要求,为后续管道阴极保护内检测现场应用提供了硬件支持和理论依据。

基于声信号的航空发动机风扇叶盘共振特征识别

航空发动机风扇叶盘模态密集,激励源丰富,使得风扇叶片容易共振出现裂纹、掉块等故障。针对振动应力、叶尖振幅和传声器阵列等测试方法复杂、成本高、周期长等特点,在风扇进气管道口布置单个传声器测量进口声信号,并对声信号进行时频分析,能够清晰识别出风扇叶盘的同步、非同步共振特征,结合计算结果分析获得共振转速和固有频率,与叶尖振幅测量结果相比最大误差分别为0.22%和0.42%,验证了该结果的准确性,为航空发动机风扇叶片盘设计和故障诊断提供了简单、有效的监测手段。

基于超声相控阵的聚乙烯管道缺陷信号重构方法研究

在对聚乙烯管道缺陷进行超声检测的过程中,由于在该种材料中传播的声速较小,同时散射噪声较强且信噪比极低,并且检测的仪器设备本身会受到如电信号干扰等影响,从而影响缺陷成像的结果;因此针对A扫信号进行数据处理是改善检测成像质量的关键一步;另一方面,采用阵元数较多的超声相控阵探头进行不同类型的聚乙烯管道缺陷的数据采集时,将会得到大量的缺陷数据,对存储、传输和处理带来各种困难;而针对传统方法进行压缩感知时,如果信号的信噪比较低而重构均方误差较大,则需要处理的信号中关键信息很难留存,在低码率下更容易产生细节丢失的问题;所以文章提出一种基于K-SVD超完备字典学习的稀疏表示缺陷信号压缩重构方法,借助该学习算法训练过完备字典,并选择高斯随机矩阵为观测矩阵和正交匹配追踪算法(OMP)为重构算法对聚乙烯管道缺陷回波信号进行压缩感知,同时分析字典元素个数与迭代次数等参数变化对重构信号与成像效果的影响。

Using Magnetic Method for the Identification of Anomalies Due to Kimberlite Pipes, Luando Area, Bié, Angola

One of the measurement geophysical methods to investigate kimberlite pipes is by using the magnetic method. The acquired field data in this study uses two proton-precession magnetometers for the mapping of magnetic anomalies due to kimberlites. Three different magnetic maps are obtained from the result of total magnetic field data processing on Oásis Montaj software programme. These maps include magnetic anomaly maps through statistical analyses, total magnetic field intensity map and map of the analytic signal. Based on the interpretation of these maps a structure is identified with SWW-NEE directions in which magnetic signatures that indicate the presence of kimberlite pipes are observed. As the interpretation of the magnetic anomalies is a complicated process due to their dipolar nature, the analytic signal is generated, where is possible to observe the typical shape of these anomalies.

玻璃钢敷缆复合连续油管在冷采稠油井中的应用

玻璃钢敷缆复合连续油管采用新型材料制作而成,抗磨损性能强,寿命长,具有良好的防蜡防垢防腐蚀性能。实现了管缆一体化,动力电缆、辅热电缆、信号电缆敷设于管材内部,能够高效的将地面的电能传递至井下;能够实现对井筒内流体的加热,辅助稠油举升;能够将井下的温度、压力数据实时地传递至地面,为判断油井生产情况提供了有力条件。同时也减少了日常生产过程中因油管蠕动以及修井作业对无杆泵井下动力电缆的损伤,降低了检泵工作量。该管的导热系数较低,具有一定的隔热保温功能。与无杆泵的组合使用彻底解决了管杆偏磨问题,能够很好地适应今后丛式井开发的需要。

埋地非金属管道雷达探测成像定位方法研究

非金属管道在地下管网建设中得到广泛应用。探地雷达法作为地下公共设施主要检测方法之一,常被用于地下非金属管线探测中。由于探测过程中存在非金属管道回波信号微弱、地下结构复杂、波速难以精确估算等问题,使雷达探测成像及定位成为难题。针对上述问题,研究了适用于埋地非金属管道的波速估算和回波信号处理方法,提出了空间频域插值成像和二值化定位算法;通过数值仿真验证了所述成像定位方法的可行性,并进行了0.400、0.600和1.100 m埋深的非金属管道现场测试。实验结果表明,所提方法能够有效消除双曲线效应,探测区域的成像定位误差分别为0.006、0.006和0.012 m,满足埋地非金属管道定位需求。研究成果可为埋地非金属管道成像及定位提供技术支持,有益于提高探地雷达对地下非金属管线的探测精度。

旋转导向用ϕ114.3 mm有线随钻测量钻杆设计及应用

为了满足旋转导向对钻杆实时传输数据的要求,通过结构设计、数值模拟、室内试验和现场综合试验相结合的方法,设计并研制了ϕ114.3 mm有线随钻测量钻杆,提高了接头整体抗扭强度和抗拉能力;螺纹采用大锥度设计,有效适应了井下机械手自动拧卸钻杆操作;通缆装置采用非对称曲面结构,提高了钻杆整体过流面积。试制的ϕ114.3 mm有线随钻测量钻杆在唐家会旋转导向施工中进行了现场试验,累计进尺2421 m。现场试验结果表明:钻杆力学性能稳定,信号传输可靠,满足旋转导向钻进对信号实时、双向传输的需求。

进程间通信机制的分析与比较

Linux supports many kinds of interprocess communication. Comparing with various kinds of Unix implementation way, this paper mainly discusses the Linux kernel 2.2 version's signal, pipe, and the three kinds of interprocess communication which is compatible with Unix System V(Message, Semaphore, Share memory). In addition,because of the rapid development of Linux kernel, this paper also analyzes and researches the new improvement of Linux kernel 2.4.

周期性管结构信道的声传输方法分析

构建了钻柱内一维低频纵波传输的有限差分模型,时域和频域仿真分析了换能器位置和载波信号对周期性管结构信道内声传输信号的影响规律,设计了时延脉冲OOK信号调制方法。采用窄脉冲调制信号激励方式,沿管轴方向对有限长模拟钻柱施加纵向激励,进行了测试信号的声传输实验。结果表明,在1W激振功率、77 bit/s传输速率和长6.44 m模拟钻柱信道的传输条件下,该方法可实现实验室内测试信号的低频声波传输与信号检测,为井下参数的钻柱声遥测系统设计提供理论与试验基础。

管道声发射信号衰减特性随管道壁厚变化研究

为了建立压力管道泄漏声发射衰减定位模型,需要开展压力管道泄漏声发射试验研究。由于试验管道无法按1∶1比例采用核电站压力管道原型,有必要针对相同材质和加工工艺、不同壁厚和外径的金属管道,获取声发射信号在不同壁厚的金属管道中的传播特性规律及差异,揭示金属管道壁厚对声发射波传播衰减的影响。分别采用3种不同尺寸规格的金属管道作为试验对象,运用声发射探测技术获得声发射信号沿着不同壁厚的金属管壁传播的衰减规律,揭示了金属管道壁厚对声发射波传播的影响。结果表明,管道声发射信号的衰减特性随着管道壁厚的不同而变化,在薄壁管中声发射波在传播路径中会产生模式转换,即发生频散现象,各种模式的波相互叠加使信号幅度沿着传播路径未呈单调衰减趋势,用声发射信号的衰减特性做定位时须考虑这一点。

供水管道泄漏声信号特性

为了对供水管道泄漏声波信号进行检测,分析了管道泄漏声波的产生机理、检测原理和管道泄漏声波信号的频率特性及衰减特性.采用CS-3型水听器在模拟供水管道的环境中进行管道泄漏实验,采用MATLAB软件对实验采集到的泄漏声波信号进行分析.结果表明,管道泄漏的声波是6070 Hz的低频信号,其中稳定泄漏和末端泄漏的衰减特性不同,实验结果证明了管内听音技术用于检测供水管道泄漏信号的准确性和该检测技术的可行性.

人机合作式管道漏磁信号分析与缺陷定量识别

采用替换、平滑、反差等方法改善缺陷的漏磁信号 ,并把漏磁信号转变成云图 ,由人定性识别出缺陷的位置 ;通过对管道漏磁信号的分析 ,选取了缺陷漏磁场的特征量 ,采用非线性方法实现缺陷的定量分析。试验证明 。

22kV高压隔离光电耦合器的研制

针对高压隔离光电耦合器的隔离电压提高到22kV后信号传输特性恶化的问题,提出了在光源和探测器间引入导光管结构的方法,利用导光管的聚光特性弥补间距增大导致的探测器对光源发散角的降低,使探测器接收到足够的光功率,以保证器件的信号传输特性满足要求。对探测器接收光功率占光源光功率的比例进行了对比计算,结果表明,使用导光管的22kV高压隔离光电耦合器可获得与10kV产品相当的信号传输特性,通过样品的制作与测试验证了该计算结果,表明上述方法可行。

电磁流量计空管检测方法研究

以电磁流量计传感器空管试验为基础,讨论了空管状态下的信号等效模型,研究了空管状态的信号特点,讨论了基于附加激励的相对电导率空管检测方法的特性,提出了一种基于干扰幅值变化分析的空管检测方法,并讨论了相关的实现方法。

MEMS惯导管内坐标测量的改进RTS平滑滤波算法

利用管内检测器搭载MEMS器件实现小口径埋地管道的三维地理坐标测量,该方法以航迹推算(DR)为主要定位方式,所采用的检测器全部都在管道内部,检测时不影响管道的正常工作,对管道的安全维护具有重要意义。如何对解算误差进行有效校正是实现该技术的关键问题。利用里程计测得的里程信息进行DR解算,代替传统的捷联惯导(SINS)解算方式,降低速度更新的误差累加现象;引入管内可测的地磁和重力信息,增加了对姿态误差估计的观测量;采用改进的RTS平滑滤波算法(RTS-FC)进行离线解算,通过引入终止点对准信息进一步提高系统的定位精度。利用其检测180 m长管道,结果的最大误差为8 m,实验结果表明了算法的有效性。该方法为MEMS器件管内地理坐标测量的实用化奠定一定的基础。

基于小波包变换的柴油机燃油喷射系统故障诊断

本文在介绍了小波包变换理论后,利用小波包变换对柴油机燃油喷射系统的常见故障进行了分析,并和傅立叶变换进行了比较,证明了前者比后者能提取更多的关于柴油机工作状态的特征信息。