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1、2013年3月北京航空航天大學學報March2013第39卷第3期JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsV01．39No-3基于時延的高精度泄漏點超聲定向檢測方法廖平平蔡茂林(北京航空航天大學自動化科學與電氣工程學院，北京100191)摘要：針對當前氣體泄漏點檢測定向精度低的情況，提出一種基于時延的高精度超聲檢測方法．該方法利用3個呈等邊三角形分布的超聲傳感器接收由泄漏點產生的超聲波，根據3路信號的相對時延值確定泄漏點的方向．為克服采樣間隔對時
2、延估計精度的限制，采用基于三次樣條插值的時延估計算法估計信號時延值，并對不同核窗長度下的各100組實驗數據的時延值進行誤差統(tǒng)計，得到其均方差并與其Cram&一Rao下界比較，發(fā)現二者的變化趨勢具有良好的一致性．在此基礎上研究了時延值均方差，超聲傳感器間距和泄漏點距離對定向精度的影響．結果表明：定向誤差隨時延值均方差增大而增大，隨超聲傳感器間距增大而減小，隨泄漏點距離增大而增大；定向精度比單超聲傳感器檢測方法提高7～10倍．關鍵詞：泄漏檢測；超聲；時延；三次樣條插值；定向精度中圖分類號：TH412；TH865文獻標
3、識碼：A文章編號：100l-5965(2013)03-0391-05HighaccuracymethodofultrasonicgasleakdirectiondetectionbasedontimedelayestimationLiaoPingpingCaiMaolin(SchoolofAutomationScienceandElectricalEngineering，BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Beijing100191，China)Abstra
4、ct：Inordertosolvethelowaccuracyproblemincurrentgasleakdetection，anewultrasonicleakdetectionmethodbasedontimedelayestimation(TDE)wasproposed．Threeultrasonicsensorsarrangedinanequilateraltriangleandreceivedtheultrasoundgeneratedbyagasleakandtheleakdirectioncanb
5、edeter‘minedaccordingtotimedelaysbetweentheoutputsofeverytwosensors．ATDEalgorithmbasedoncubicsplineinterpolationwasadoptedtoovercometheaccuracylimitcausedbysamplinginterval．Foreachkernelwindowlength，delayestimatesof100setsofexperimentaldatawereobtainedandthei
6、rmeansquarederrors(MSE)werecalculated．ComparisonbetweenMSEofexperimentaldataandCram6r—Raolowerboundshowedthattheirchangingtendencywasaccordant．InfluencesofMSE，thespacebetweensensorsandthedistancebe—tweenleakandsensorondirectionaccuracywereanalyzed．Resultsshow
7、thatthedirectionerrorincreaseswithMSE．decreaseswiththespacebetweensensors，andincreaseswithdistancebetweenleakandsensor．Thedi—rectiondetectionaccuracyisimprovedby7～10timescomparedwithdetectionmethodwithsingleultrasonicsensor．Keywords：leakdetection；ultrasonic；t
8、imedelay；cubicsplineinterpolation；directiondetectionaccu‘racy氣動系統(tǒng)在運行過程中普遍存在嚴重的泄漏問題，泄漏量通常占總耗氣量的10％～40％11，以我國每年氣動系統(tǒng)耗電量3200億度計算，泄漏導致的電能損失高達320～1280億度．泄漏是收稿日期：2012-02．10；網絡出版時間：2012434—2016：2
