EMD信号分析方法的声发射管道泄漏检测研究
孙立瑛，李一博，曲志刚，靳世久，周琰
(天津大学精密测试技术与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，提出了基于经验模态分解(EMD)的信号分析方法。该信号分析方法将管道泄漏产生的声发射信号通过EMD分解为多个平稳的固有模态函数(IMF)之和，选择包含声发射特征的若干IMF分最进行重构，可以提取到管道泄漏声发射信号的本质特征，消除噪声信号的干扰。通过对重构后的信号进行互相关分析计算，使基于声发射方法的管道泄漏检测以及阀门泄漏检测的定位精度得到较大提高，验证了Hilbert—Huang变换是表征声发射信号的非平稳特征及信号参数提取的有效工具。
关键词：声发射;管道泄漏检测;经验模态分解(EMD)；相关分析
中图分类号：TE973.6 文献标识码：A
管道在石油、化工、天然气、城市建设等行业中，起着非常重要的作用。随着管道网络的迅速发展，由于服役期延长、介质腐蚀、老化等因素的影Ⅱ向，管道事故频繁发生。管道缺陷的无损检测方法一直是人们研究的热点。常规的无损检测方法，如射线、超声波、磁粉、渗透等，由于检测过程为逐点扫描，速度慢、效率低，因此检测在役管道时只能采用抽查的方法，极易造成缺陷漏检。管道漏磁通检测器(MFL_PIG)可以对管道的腐蚀情况进行在线检测，是目前应用较为广泛的长距离管道内检测技术。但许多管道由于铺设较早，管径和阀门的尺寸与现有的管道漏磁通检测器不匹配，因此不适宜采用该技术。而且，管道漏磁通检测的费用也相当高。
声发射作为一种动态无损检测方法，可以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，而且其对管道特殊结构的形状不敏感。由于其在管道检测方面的独特优势[1]，对声发射管道检测技术的研究具有重要的意义。
经验模态分解被认为是近年来信号分析领域的一个突破，该方法是一种自适应的信号分解方法，基于信号的时间尺度将信号分解为若干个固有模态函数之和，分解出的各个IMF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。管道泄漏产生的声发射信号具有强烈的非平稳特征，采用适当的经验模态分解方法对其进行分析，可以更准确、有效地把握信号特征信息。
1检测原理
管道在运行一段时间后，由于材料的腐蚀老化或在其它外力作用下，管道可能产生裂纹或膳蚀7L，由于管内外压差的存在，管道内的流体会向外部泄漏。管道泄漏激发的应力波携带着泄漏源的信息(如泄漏的大小、置等)并沿管壁传播，利用声发射传感器采集该应力波信号，并分析处理，就可以获得管道泄漏信息，并列缺陷产生的位置及严重程度做出判断[2]。
