声学传感器在国外地下水管道泄漏检测中的应用

　　我们知道，为了保证供水水质安全，对地下输水管道进行泄漏检测十分重要。然而，随着管道基础设施的逐渐老化，对管道泄漏点的定位将变得极其困难。为解决这一问题，位于加拿大多伦多的Echologics工程公司利用声学传感器检测技术，研发出了一种无需开挖，便可对深埋地下的管道进行泄漏检测的方法。

地下水管道泄漏，资料图

　　泄漏检测技术，是管道安全运行必须首先解决的关键问题。所谓泄漏，就是由于密闭的容器、管道、设备等内外两侧存在压力差，在其使用过程中，内部介质在不允许流动的部位通过孔、毛细管等缺陷渗出、漏失或允许流动的部位流动量超过允许量的一种现象。

　　专长于声学和振动、结构耦合，以及信号处理等领域的专家介绍说，泄漏会产生噪声，如果采用监测设备仔细监听，管道就会告诉你哪里发生了泄漏。因此，借助相关函数和安装在管道或消防栓上的声学传感器，Echologics公司对声波的传播时间进行了测量。

　　具体来说，如果地下输水管道的泄漏点位于某两个声学传感器之间，传感器就会检测到由泄漏所发出的噪声，然后便可根据相关函数的计算结果来确定同一泄漏噪声传播到两个传感器所产生的时间差。当确定了管道中的声速后，就能轻而易举地测算出泄漏点的具体位置。

资料图

　　如上图所示，左图为被检测的泄漏管道。右图为泄漏检测设置示意图。泄漏点位于两个传感器之间，传感器距离为D。泄漏噪声沿两个方向传播，相仪器测量了声音到达每个传感器所需的时间。根据管道中的声速，即可推算出确切的泄漏位置。

　　利用上述相关函数关系，Echologics公司研发出了可准确定位管道泄漏点并对管道泄漏进行长期监测的技术。该公司的主要产品包括泄漏噪声相关仪和管道监测系统。在Echologics相关仪的帮助下，现场检测人员可利用发射器、传感器和笔记本电脑上的操作界面对各类管道的泄漏情况进行检查。

该公司开发的系统，可将路边常见的消防栓变成了智能泄漏检测装置。资料图

　　此外，技术人员还研发了复杂的声学相关性算法，以保证监测的准确性，并持续对算法的更新。技术人员必须深入理解基础层面的物理原理，才能针对地下管道设施进行优化以及开发新一代的泄漏解决方案。

　　管道检测，是管道安全体系的重要组成部分，是保证管道安全的最经济有效的方法。利用这种声学检测技术，工作人员在管道泄漏初期便能检测出极其微小的泄漏点，从而及时地防止管道的进一步损坏，这将大幅减少对水利基础设施维修费用的支出。