数字式漏水检测仪通过集成多种传感器技术、信号处理算法和定位原理,实现对供水管道或设备泄漏点的精准定位。其核心技术包括声学检测、压力分析、温度传感及数据融合,具体实现方式如下:
1. 声学检测技术
漏音捕捉:
水在高压下从泄漏点喷出时,会产生高频声波,并沿管道或地面传播。数字式漏水仪通过高灵敏度麦克风或加速度计捕捉这些声音信号。
频谱分析:
采用快速傅里叶变换(FFT)将时域信号转换为频域信号,过滤环境噪声(如车辆、风声),提取泄漏特征频率。
2. 压力波动分析
压力降监测:
泄漏会导致管道内压力局部下降,仪器通过压力传感器测量管网不同节点的压力变化,结合流体力学模型判断泄漏位置。
暂态压力波(Transient Pressure Wave):
当水锤现象(如阀门关闭)发生时,泄漏点会反射特定压力波,通过测量波速和到达时间差实现定位。
3. 温度与湿度辅助
温度场异常:
泄漏点因水的渗出会导致周围土壤或地面温度降低,红外热成像仪可捕捉温差分布,辅助定位泄漏区域。
湿度检测:
泄漏水渗透至地面或墙体时,会改变材料湿度,电容式或电阻式湿度传感器可间接定位渗漏位置。
二、数字式漏水检测仪通定位算法与数据处理:
1. 时间差定位(TDOA)
原理:
在管道上布置多个传感器,通过计算漏音或压力波到达各传感器的时间差,结合声波/压力波在管道中的传播速度,利用三角定位法确定泄漏点坐标。通过至少三个传感器的数据解算二维或三维位置。
2. 相关性分析
互相关函数:
比较不同传感器接收的信号波形,通过互相关算法计算时间延迟,提高微小时间差的检测精度(可达毫秒级)。
噪声抵消:
采用自适应滤波(如LMS算法)抑制环境噪声,增强泄漏信号的信噪比。
3. 机器学习辅助
训练模型:
利用历史泄漏数据(如声音特征、压力变化曲线)训练神经网络或SVM模型,识别泄漏与正常状态的特征差异。
实时诊断:
在线监测时,输入实时数据(如频谱、压力梯度)至模型,输出泄漏概率及位置预测。
