基于EMD的声发射管道泄漏检测研究
孙立瑛1，2，李一博2，盛志刚2，王伟魁2
（1．天津城市建设学院 能源与机械工程系，天津 300384；2．天津大学 精密测试技术及仪器国家重点实验室，天津300072）
摘要：针对管道泄漏声发射检测信号的非平稳特征，该文提出了基于经验模态分解(EMD)的声发射信号分析方法。该信号分析法将管道泄漏产生的复杂声发射信号分解成有限个固有模态信号(IMF)，使Hilbert-Huang变换(HHT)的瞬时频率具有了实际物理意义，提高了管道泄漏检测的定位精度。结果表明，HHT法能准确描述声发射波形信号的非线性、非平稳时变特征，是声发射信号时频分析的有效工具。
关键词：经验摸态分解(EMD)}声发射；管道泄漏检测；相关分析
中图分类号：TP274+2 文献标识码：A
Study on Acoustic Emission Pipeline Leakage Detection Based on EMD Signal Analysis Method
SUN Li-ying[1,2]，LI Yi-bo2，QU Zhi-gang2，WANG Wei-kui2
（1．Dept．of Energy Technology and Mechanical Engineering，Tianjin Institute of Urban Construction，Tianjin 300384，China；
2。State Key Lab of Precision Measurement Technology and Instrument，Tianjin University，Tianjin 300072，China)
Abstract: A signal analysis method based on EMD(Empirical Mode Decomposition)is proposed aiming at extracting the non-stationary characteristic of the acoustic emission(AE)signal from pipeline leakage．The detected leakage signal can be decomposed into a finite intrinsic mode funetions(IMF)by EMD，as a result，it makes the instantaneous frequency of Hilbert-Huang transforift have some physical significance and the location accuracy of the leakage detection is increased．It is demonstrated that Hilbert-Huang transform is an effective tool for demonstrating the nonstable and nonlinear characteristic of acoustical emission signals．
Key words：acoustic emission；pipeline leakage detection；empirical mode decomposition；cross-correlation
当材料或结构受到外力或内力作用时，由于微观结构的不均匀，以及内部缺陷的存在，会导致局部应力集中，造成不稳定的应力分布。这种不稳定应力分布状态下的应变能积累到一定程度时，不稳定的高能状态会向稳的低能状态过渡，以弹性波的形式释放出应变能，这种现象叫做声发射(AE)，也称应力波发射[1]。AE作为一种动态无损检测法，可在不停产的状况下对压力管道的活性缺陷和泄漏情况进行快速检测及判断，且对对管道特殊构的形状不敏感[1]，因此，对AE管道检测技术的研究具有重要的意义。
经验模态分解(EMD)是近年来信号分析领域的一个突破，它基于时间尺度将信号分解成若干个固有模态函数(IMFs)之和，分解出的各分量突出了信号的局部特征，因此非常适用于非平稳信号的分析。管道泄漏产生的AE信号具有强烈的非平稳特征，采用EMD法对其进行分析，可以更准确、有效地把握AE源信号的特征信息。
