供水管道發生泄漏時會產生噪聲,該噪聲會沿著管道向兩側傳播或沿介質傳播到地面,地面拾音檢測是成都管道漏水檢測重要手段,就是通過儀器從地面拾取這種漏水聲音從而判斷漏水點的準確位置。在檢測過程中會遇到各種干擾噪聲,譬如:風聲、車輛行人行駛噪聲、電器運行噪聲、流水落差噪聲,空氣中傳播的環境噪聲。這些噪聲會嚴重干擾檢測工作,特別是在漏量較小、管道埋深較深的漏水情況,地面拾音檢測甚至無法進行。
1供水管道猶如城市的血管,源源不斷的為成都的每個角落輸送著生命之源。供水管道長期埋設于地下,由于管道老化,地質變動,氣溫起伏,環境腐蝕,外界壓力等原因,會造成地下管線泄漏現象。由于管道深埋地下,多數情況漏水位置難以判斷,為了節約水資源,降低供水成本,成都管道漏水檢測便應運而生。
成都管道漏水檢測指通過各種檢測技術準確判斷漏水位置,地面拾音檢測是最為常用的成都漏水檢測技術。主要儀器是探知機,它的設計借鑒醫學儀器的原理,利用高靈敏聲電換能器——探頭,拾取經由地下介質傳播到地面的漏水時,高壓水流摩擦管道、沖擊土壤所形成的流體動力噪聲,轉換成電信號經過主機的濾波電路、增益電路處理,最終耳機將處理后的信號以聲波的形式輸出給檢測人員,從而判斷漏水位置。這一技術以其簡單、準確、高效的特點被廣泛應用于成都漏水檢測工作中。
成都漏水檢測過程中常見的噪聲有以下幾類:非穩態噪聲,發生隨機,強度大,如交通噪聲、施工噪聲、風聲等;穩態噪聲,影響持續,頻率固定,如機械噪聲、水流落差聲等;空氣傳播的噪聲,多發于鬧市、人流相對密集的區域;無線電信號干擾,強無線電發射設備附近容易受到影響。
2、非穩態噪聲:非穩態噪聲是最為常見的干擾噪聲類型,它是指噪聲強度隨時間而有起伏波動(聲壓變化大于3dB)。除上面影響較大的兩個例子外, 有的呈周期性噪聲,如錘擊, 施工噪聲;有的呈無規律的起伏噪聲,如交通噪聲、風聲等均能對檢測帶來諸多不便。由于噪聲源不一,噪聲頻率多樣,傳統探知機濾波功能并不能過濾這種噪聲。
由于非穩態噪聲發生是瞬時的,隨機的,聲強在很短時間迅速升高到很大的程度,而漏水噪聲是持續的,不具備聲強劇烈變化的特點,本文利用它們的這些差異,探討使用限幅電路抑制這種噪聲。探知機的探頭為一個聲電換能器,以應用廣泛的壓電陶瓷換能器為例,通過探頭接觸地面感應振動,壓電陶瓷片將機械能轉化為電能,從而把地面震動的振幅和頻率的數據轉化為電信號的電壓和頻率數值傳送給探知機主機,振幅與電壓呈正相關。在探頭輸出端加上一個限幅電路,設定一個門限,使高于門限電壓的信號增益為零,低于門限電壓的信號增益正常,如果能把門限值控制在漏水噪聲引起地面震動振幅的上限,就能有效濾除非穩態噪聲。
3、穩態噪聲:穩態噪聲包括環境噪聲、水泵噪聲、空調噪聲、機房噪聲、附近管道噪聲等等。通常采取的降噪方式是改變濾波,把干擾噪聲所處的頻段過濾掉,對于固定濾波頻率的探知機這幾乎是不可能的。即使是對可管理濾波頻率的探知機來說,準確找到需要過濾的干擾頻段也并不是一件容易的事。干擾噪聲來自工地上的不同機器,它們所發出的噪聲并不是同一頻率,要想把它們全部過濾掉,傳統探知機就鞭長莫及了。
傳統探知機濾波功能通常以漏水噪聲作為濾波考量對象,采用高通濾波、低通濾波、帶通濾波方式濾除干擾噪聲,本文探討將噪音源作為考量對象使用自適應帶阻濾波器解決該類問題,帶阻濾波器(band stop filters, BSF)與帶通濾波器的概念相對,是指能通過大多數頻率分量,但將阻帶范圍的頻率分量衰減到極低水平的濾波器。通過探知機遠離漏水區域,靠近噪音源來拾取干擾噪聲,通過頻率分析電路記錄噪聲頻率分布,作為帶阻濾波器的抑制帶寬參數,從而將干擾噪聲濾除。如遇到多個噪聲源可采用多次拾取噪聲源頻率多重濾波的形式。
4、空氣傳播的噪聲:有些漏水發生在鬧市區、商業區、車站附近,這里行人車輛眾多,沿街攤販嘈雜,檢測過程中遇到的噪聲除了來自地面,還有很大部分來自空氣傳播的噪聲。降低這類噪聲的傳統方法是借助全包圍式耳機的耳杯和隔音棉,通過聲波在疏松和空腔介質中衰減嚴重的特性,經過全包圍耳機的反射和吸收作用,可以降低部分噪聲,傳統降噪手段顯然有些力不從心,很多發生在這些地方的危害較小的漏水,只能將檢測工作的時間安排在深夜。
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