地下水管漏水点的快速定位_罗志环
DOI:10.13398/j.cnki.issn1673-260x.2013.03.006
第２９卷第２期（上）
２０１３年２月赤峰学院学报（自然科学版）ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｉｆｅｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ）Ｖｏｌ．２９Ｎｏ．２
Ｆｅｂ．２０１３
地下水管漏水点的快速定位
罗志环，吴思明，潘丽军，严
（华南农业大学
楚，彭林总，李晓强
广州
５１０６４２）
理学院，广东
摘要：我们的检测装置通过声振法来定位地下水管漏水点．水管漏水点附近发出的声波具有一定的特征，我们使用驻极体传声器来采集这些振动信号，并经过前置放大、滤波电路、二级放大电路、峰值检测电路，峰值输出、ＡＤ
转换等过程，最后显示在数码管上．漏水点的位置则可以通过数码管上变化的输出值来具体确定．
关键词：声振法；驻极体传声器；峰值检测中图分类号：ＴＰ２７４1
引言
文献标识码：Ａ文章编号：１６７３－２６０Ｘ（２０１３）０２－００６９－０２
该能接收到最强的声音信号，而随着探测端离漏水点的距离逐渐越大，其接收到的声音信号应逐渐变弱（．见图１）．
而对于水管内水压的高低，也会对漏点的振动能量有一定的影响，水压越高，引起的振动越大，水压低时，振动微弱甚至消失．此外，漏点附近的三通或拐弯处都有一定的影响．２．２驻极体传声器
驻极体话筒［２］由声电转换和阻抗变换两部分组成．声电转换的关键元件是驻极体振动膜．它是一片极薄的塑料膜片，在其中一面蒸发上一层纯金薄膜．然后再经过高压电场驻极后，两面分别驻有异性电荷．膜片的蒸金面向外，与金属外壳相连通．膜片的另一面与金属极板之间用薄的绝缘衬圈隔离开．这样，蒸金膜与金属极板之间就形成一个电容．当驻极体膜片遇到声波振动时，引起电容两端的电场发生变化，从而产生了随声波变化而变化的交变电压．
驻极体传声器中的高分子极化膜上生产时就注入了一定的永久电荷（Ｑ），由于没有放电回路，这个电荷量是不变的，在声波的作用下，极化膜随着声音震动，因此和背极的距离也跟着变化，也就是锁极化膜和背极间的电容是随声波变化．２．３峰值检测
［３，４］
峰值检测电路（ＰＫＤ，ＰｅａｋＤｅｔｅｃｔｏｒ）的作用
随着社会经济的发展，城市化的进程加快，城市的供水网络的要求越来越高，管道的网络也趋于复杂化．复杂多变的外界条件，使得自来水管的破裂时有发生，给社会生产和人们生活带来很大的负面影响，还严重的浪费了水资源．快速定位爆裂点，有助于抢修工作的开展，从而最大程度上减少各方地下管道面的负面影响．根据检测的对象的不同，漏水的探测方法可分为非声音检测法和声音检测法．声音检测法的技术更为成熟，发展更快．本文采用声振法来定位自来水管漏点的位置．2２．１
原理
声振法的基本原理
供水管都有一定的水压，当水管爆裂时会使管
中的水撞击管壁和埋藏的土质或沙石等介质，并造成一定的噪声，而且其声音传播有一定的特点［１］．一般而言，声波在土壤等介质中传播时，距离振源越近，其强度（能量）越大；距离震源越远则强度越小．因此，理论上来说，在垂直漏水点的地表处，我们应
是对输入信号的峰值进行提取，产生输出Ｖｏ＝
图１漏水信号的分布特点
Ｖｐｅａｋ，为了实现这样的目标，电路输出值会一直保
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持，直到一个新的更大的峰值出现或电路复位．
测量次数
表１漏水点测量
离漏水点的水平距离（d/cm）
123456
图２
7891011
29.513.023.67.111.36.415.727.120.919.228.4
3结果及分析
为了验证我们的方案，在测试环境中，我们定义了一个距离水管５０ｃｍ并与水管平行的坐标轴，坐标轴的原点正对着漏水点．探头（驻极体传声器）沿着坐标轴移动，寻找声强最大的位置，并把相应的坐标读数（绝对值）记录下来．我们一共测量了１１组数据，见表１．有表中数据可以看出，测量出来的漏水点位置基本上绕着坐标原点波动，说明了我们的方案是可行的．我们测量的漏水点坐标平均值是ｄ＝１８．３８ｃｍ，标准差为σ＝７．９３ｃｍ．如果测量次数更多，我们的统计结果会更好．
4
上某些点共振等现象，而这个共振所发出的声响可能会比实际漏水点的声响更强．
（４）检验设备的灵敏度、频率特性等因素都有影响．
总结
我们采用传统声振法来实现地下自来水管爆我们的方案具有实用裂处的定位．测量数据表明，价值，并有如下优点：
（１）方法简便，易于掌握操作方法，检测人员无需具备丰富的检漏实际经验也可确定漏水点．
（２）投入成本较低，性价比高．
（３）对环境的要求不高．一般仪器都是选择在夜深人静的时候进行，而我们仪器测量条件则不用
图３
如此苛刻．
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参考文献：
〔1〕杨进、文玉梅、李平. 自来水铸铁管道泄漏声信
号频率特征研究[J].应用声学,2006，25（1）. 〔2〕Tom
由此可见，对于本方案是行之有效的．但我们还需要考虑一些不确定因素：
（１）漏点产生的声音信号在不同的介质中传播或反射过程中，会有许多与泄漏无关的其他声音信号对原信号的干扰，这样常会造成所需信号波形的失真甚至无法接收到原信号．
（２）水管所埋的介质环境对声音信号的影响也很大，此外水管的材质、口径、水压及埋藏深度都会有一定的影响．
（３）管道会有三通、拐弯、阀门等因素引发的声音振动信号，加上管道中正常过水可能会引发管道
Petruzzellis. 传感器电子制作[M].北京:科
学出版社，2007.
〔3〕康华光. 电子技术基础（模拟部分）（5版）[M].北
京：高等教育出版社，2006.
〔4〕蒋立平. 数字逻辑电路与系统设计[M].北京：电
子工业出版社，
2008.
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