专利名称：漏孔检测器的制作方法
技术领域：
本发明涉及漏孔检测器，用于检测并定位供水管中漏孔的位置，尤其是用于检测并定位塑料，诸如聚乙烯和特别是中等密度聚乙烯(MDPE)供水管中漏孔的位置。尤其是， 本发明涉及使用互相关漏孔定位检测器。本发明还涉及一种方法，用于检测和定位塑料的， 尤其是聚乙烯诸如中等密度聚乙烯的供水管中漏孔位置。
背景技术：
世界许多地区中水的利用，在他们尝试满足饮用水的需求中正在面对日益增长的挑战。这是由许多因素造成的，诸如气候变化、延长的干旱周期、人口增长、迁徙和温度上升，这些因素对已有水源施加日益增加的压力。另一个关键因素是来自水传输和分配网络的泄漏。泄漏是由于网络的老化和破坏而出现的，并构成供水网络中水损耗的主要部分。因此，降低从水源系统的泄漏，是改进水的可持续使用中极其重要的战略。供水管中漏孔产生沿在管和管壳内的水柱(water column)和包围管的土壤(沿上游和下游两个方向)传播的声音。该声音一般被称为漏孔信号，它包括声学的和振动的信号两者。它能够用声学漏孔检测设备，诸如监听杆(listening stick)和相关器被检测； 一般由水工业使用。这些漏孔信号能够被检测的最高可达距离，取决于管的特征。近年来， 诸如MDPE的塑料管，与较老管材料诸如金属(铸铁等)和水泥相比，由于它们在使用时较低的老化速率，已经日益受到偏爱。由泄漏管引起的声音，在塑料尤其是MDPE管中很快衰减。所以，使用目前可用的声学发射检测系统，检测和定位诸如聚乙烯的塑料管中的漏孔， 是十分困难的。漏孔的精确定位尤其重要，由于所需要的到达地下管的挖掘工作，所以就时间、费用和涉及找出漏孔的物理努力而言，是昂贵的。

发明内容
按照本发明的第一方面，我们提供一种漏孔检测器，用于检测并定位塑料供水管中的漏孔，该漏孔检测器包括第一传感器，被安排在第一位置上检测沿管传播的漏孔信号；第二传感器，被安排在与第一位置间隔开的第二位置上检测沿该管传播的漏孔信号； 和适合从第一传感器及第二传感器接收信号的处理装置。该处理装置可以适合从漏孔信号的特征，确定漏孔信号的速度。该处理装置适合使用该速度和第一传感器与第二传感器之间距离，确定漏孔的定位。这是有利的，因为该漏孔检测器使用从该信号的特征导出的漏孔信号的速度，能精确地检测和确定在管中漏孔的定位。被传感器检测的漏孔信号，包括由漏孔和噪声信号引起的声学的和振动的信号。已经发现，尽管有高电平的噪声信号，该处理装置是精确的， 并能确定漏孔信号的速度。所以，由漏孔信号的特征和传感器之间的距离所做出的测量，被用于计算漏孔信号的速度。已知的相关器使用存储在数据库中的预定速度值。这些预定的经验值，是使用各种不同理论的和/或实验的方法被计算的。已知相关器中速度的适当值的选定，依赖于用户输入的两个传感器位置之间管段的尺寸和材料性质。实践中，水分配网络有许多管物理性质上的不连续性和接头。漏孔信号的速度随管的这些物理性质变化颇大。因为这些不连续性，诸如两个测量位置之间管材料的改变(例如由于修理工作)的不完整记录，用已有方法，每次进行相关，以精确确定传播速度，是十分麻烦的。本发明借助从该信号本身的被测量特征，确定漏孔信号的速度，克服这个问题。该处理装置使用漏孔信号的相位和频率之间的线性关系的特征，可以适合确定漏孔信号的速度。这样做是有利的，因为已经发现，在塑料尤其是MDPE管中，线性相位-频率关系的使用得到在漏孔信号广泛存在的频率范围中的精确结果。最好是，该特征是漏孔信号的相位和频率，而该处理装置可以使用漏孔信号的相位和频率之间的比值计算该速度。该处理装置最好被安排成确定第一和第二两个传感器上检测的漏孔信号的傅里叶变换，并还被安排把获得的傅里叶变换相乘和在确定漏孔信号的速度中使用该被相乘的傅里叶变换。最好是，该第一传感器和第二传感器各包括加速度计。已经发现，这类传感器尤其适合测量由诸如MDPE的塑料管中漏孔产生的振动信号。该第一传感器和第二传感器最好各包含信号调节单元和发送单元，该信号调节单元被安排对相应传感器接收的信号滤波，该发送单元适合向处理装置发送该被滤波的信号。这样做是有利的，因为信号调节单元能够对信号滤波，使只有频率的最有关范围被发送到处理装置。最好是，该信号调节单元包含其中通带基本上在760Hz以下的低通滤波器。从所有类型泄漏管导出的漏孔信号的频谱范围，通常含有的频率基本上低于760Hz，从而只有有关的频率被考虑。漏孔检测器最好包含发送单元和接收单元，被安排使第一传感器和第二传感器连同它们关联的信号调节单元，能够对漏孔检测器的其余部分无线地操作，且其中该发送单元适合保持由第一传感器检测的漏孔信号的相位和保持由第二传感器检测的漏孔信号的相位。最好是，该处理装置适合把从第一传感器和第二传感器接收的信号数字化和存储。这样做是有利的，因为获取信号的周期能够被设置成依赖于噪声出现的量，而且因为数据已被存储，它能够在稍后时间被处理装置处理，或被处理数次以确保精确性。处理装置最好包含精细滤波单元，适合对被数字化的漏孔信号滤波，该精细滤波单元包括贝塞尔有限脉冲响应(FIR)滤波器。尤其是，该精细滤波单元最好包括第9阶贝塞尔低通滤波器和第8阶贝塞尔高通滤波器。已经发现，滤波器的这种选择，对隔离第一和第二传感器检测的信号中由漏孔引起的漏孔信号，是有利的。该贝塞尔^R滤波器有线性相位响应，从而对隔离漏孔信号是有用的。最好是，该处理装置包含开窗口单元，适合把汉宁窗口应用于由第一传感器获得的信号，以获得多个开窗口的信号，并应用于由第二传感器获得的信号，以获得多个开窗口的信号。该开窗口单元适合把来自每一传感器的漏孔信号分解为适用于傅里叶变换和求平均的多个信号。该处理装置最好包含变换单元，适合对开窗口信号应用快速傅里叶变换。从第一和第二传感器始发的信号，其后能够在频域被处理，这样简化了处理。该处理装置最好包含求平均单元，该求平均单元适合于在向每一开窗口信号应用傅里叶变换以后，计算来自第一传感器的多个开窗口信号的均方根平均；以及在向每一开窗口信号应用傅里叶变换以后，计算来自第二传感器的多个开窗口信号的均方根平均。该处理装置最好包含速度确定单元，被安排从漏孔信号的特征和第一传感器与第二传感器之间的距离，确定漏孔信号的速度，其中该速度由下面方程式获得
权利要求
1.一种用于检测并定位塑料供水管中漏孔的漏孔检测器，该漏孔检测器包括第一传感器，被安排在第一位置上检测沿管传播的漏孔信号；第二传感器，被安排在与第一位置间隔开的第二位置上检测沿该管传播的漏孔信号；和适合从第一传感器及第二传感器接收信号的处理装置，该处理装置适合从漏孔信号特征的测量，确定该信号的速度，并使用该速度和第一传感器与第二传感器之间距离，确定漏孔的定位。
2.按照权利要求1的漏孔检测器，其中该特征是漏孔信号的相位和频率。
3.按照权利要求1或权利要求2的漏孔检测器，其中该处理装置适合使用该漏孔信号的相位和频率之间线性关系，确定漏孔信号的速度。
4.按照前面权利要求任一项的漏孔检测器，其中该第一和第二传感器各包含信号调节单元和发送单元，该信号调节单元被安排对相应传感器接收的信号滤波，该发送单元适合向处理装置发送该被滤波的信号。
5.按照权利要求4的漏孔检测器，其中信号调节单元包含其中通带基本上在760Hz以下的低通滤波器。
6.按照权利要求4或权利要求5的漏孔检测器，其中该漏孔检测器包含发送单元和接收单元，被安排成使第一传感器和第二传感器连同它们关联的信号调节单元，能够对漏孔检测器的其余部分无线地操作，且其中该发送单元适合保持由第一传感器检测的漏孔信号的相位和保持由第二传感器检测的漏孔信号的相位。
7.按照前面权利要求任一项的漏孔检测器，其中该处理装置适合把从第一传感器和第二传感器接收的信号数字化和存储。
8.按照前面权利要求任一项的漏孔检测器，其中该处理装置包含精细滤波单元，适合对被数字化的漏孔信号滤波，该精细滤波单元包括贝塞尔有限脉冲响应(FIR)滤波器。
9.按照权利要求8的漏孔检测器，其中该精细滤波单元包括第9阶贝塞尔低通滤波器和第8阶贝塞尔高通滤波器。
10.按照前面权利要求任一项的漏孔检测器，其中该处理装置包含开窗口单元，适合把汉宁窗口应用于从第一传感器获得的信号，以获得多个开窗口的信号，并应用于从第二传感器获得的信号，以获得多个开窗口的信号。
11.按照权利要求10的漏孔检测器，其中该处理装置包含变换单元，适合对开窗口信号应用快速傅里叶变换。
12.按照权利要求10或权利要求11的漏孔检测器，其中该处理装置包含求平均单元， 该求平均单元适合于在向每一开窗口信号应用傅里叶变换以后，计算来自第一传感器的多个开窗口信号的均方根平均；以及在向每一开窗口信号应用傅里叶变换以后，计算来自第二传感器的多个开窗口信号的均方根平均。
13.按照前面权利要求任一项的漏孔检测器，其中该处理装置包含速度确定单元，被安排从漏孔信号的特征和第一传感器与第二传感器之间距离，确定漏孔信号的速度，其中该速度由下面方程式获得
14.按照权利要求13的漏孔检测器，其中该处理装置包含漏孔定位单元，适合接收由速度确定单元计算的速度，该漏孔定位单元还适合对来自第一传感器的信号与来自第二传感器的信号进行互相关，并使用该互相关结果和该速度，计算该漏孔相对于第一传感器位置或第二传感器位置的定位。
15.一种检测塑料管中漏孔位置的方法，包括步骤在沿管的第一位置上监听漏孔信号；在沿管的与第一位置间隔开的第二位置上监听漏孔信号；确定第一位置与第二位置之间的传感器间隔距离；从信号特征确定漏孔信号的速度；和使用该传感器间隔距离和速度，识别漏孔的定位。
16.按照权利要求15的方法，其中识别漏孔的定位还包括使用相关函数确定第一传感器和第二传感器位置上接收的漏孔信号之间的时间延迟；和使用该传感器间隔距离、该速度和该时间延迟，识别漏孔的定位。
17.按照权利要求15的方法，其中该监听指示漏孔的信号的步骤，是在预定测量周期上进行的。
18.按照权利要求15或权利要求16或权利要求17的方法，其中该方法包含对第一位置上获得的信号与第二位置上接收的信号进行互相关的步骤。
19.按照权利要求15到18中任一项的方法，其中该方法包含通过确定是否有有区别的峰值已被获得，确认漏孔已在相关函数中被检测的步骤。
20.按照权利要求18的方法，其中的互相关是在OHz和350Hz之间漏孔信号的频率范围上进行的。
21.—种基本上按在此参照附图的

图1描述的并在该图1中示出的所阐明类型的漏孔检测器。
全文摘要
一种漏孔检测器，用于检测并定位塑料供水管中的漏孔，该漏孔检测器包括第一传感器，被安排在第一位置上检测沿管传播的漏孔信号；第二传感器，被安排在与第一位置间隔开的第二位置上检测沿该管传播的漏孔信号；和适合从第一传感器及第二传感器接收该信号的处理装置。该处理装置可以适合从漏孔信号的特征，确定该信号的速度。该处理装置适合使用该速度和第一传感器与第二传感器之间的距离，确定漏孔的定位。该特征可以是漏孔信号的相位和频率之间的关系。
文档编号G01M3/24GK102301216SQ201080005542
公开日2011年12月28日 申请日期2010年8月19日 优先权日2009年8月19日
发明者J·弗林特, M·帕尔, N·迪克逊 申请人:水环纯水有限公司