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检测技2011年3月第30卷第3期总第267期油气储运OILGASSTORAGEANDTRANSPORTATION 术文章编号：1000-8241（2011）03-0200-03相关函数及其在管道泄漏检测中的应用胡世杰1尹维臣2李绍文3杨海燕4（1.中国石油大学(华东)储建学院，山东青岛266555；2.新疆石油勘察设计研究院，新疆克拉玛依834000；3.中国石化管道储运公司潍坊输油处，山东潍坊261000；4.辽河油田欢喜岭采油厂，辽宁盘锦124114）胡世杰等.相关函数及其在管道泄漏检测中的应用.油气储运，2011，30（3）：200-202.摘要：相关检测技术是为了取得某些物理量而利用自相关函数和互相关函数运算检测某种物理量的技术，可用于管道泄漏检测，特别是负压波泄漏检测和流量泄漏检测。结合相关函数的性质和原理，分析了其在管道泄漏检测中的应用原理，以及泄漏点定位的计算方法，提出了输油管道泄漏检测定位的方法：利用声波传感器检测由泄漏产生的声波振动信号，再利用相关技术确定不同传感器输出信号的延时，根据传感器的几何分布和声波传输速度，对泄漏点进行定位。采样时间和阈值的选取直接影响泄漏检测的灵敏度和可靠性，在进行相关函数计算之前需消除杂音，防止泄漏信号被屏蔽。现阶段该检测技术只适用于突发、快速泄漏的检测定位，不适用于工程中的缓慢泄漏。关键词：管道；相关函数；泄漏检测；定位；声波信号 中图分类号：TE88　　　　　文献标识码：A　　　　　工程实践操作检测中获得的常常是随机信号，没有固定的表达形式，可以通过概率密度函数进行统计计算。这种信号大都来自相同的被测物体，或多或少存在着内在联系，因此可以利用基于相关原理的检测技术对其进行分析。相关检测技术在管道的泄漏检测对于各态历经性的平稳过程，其统计特征量与时中具有重要用途，特别是负压波泄漏检测和流量泄漏间起点无关。令t1=t，t2=t+τ，则R（xt1,t2）=R（xt,t+τ），检测[1]。简记为R（xτ）。利用空间平均来计算，自相关函数可以表示为：1相关函数及其性质[2]随机过程的数学期望和方差只考虑随机过程在任一时刻状态的数字特征，无法表现出其在任意两个自相关函数的重要性质包括：时刻间的相互关系。当两个随机过程拥有相同的数学（1）平稳过程的相关函数R（xτ）仅与时间差τ=期望和方差时，并不能说明它们的变化规律相同；相t2-t1有关，而与计算时间的起点无关，亦即R（t）=E［x反，若两个随机过程其中之一变化剧烈，另一个变化（t）x（t+τ）］=E［x（t）x（t-τ）］。缓慢，则它们在不同时刻的相关性、取值关系不同，此（2）对于实信号，自相关函数是τ的偶函数，亦即时需要利用相关函数的性质进行运算[2]。R（xτ）=R（x-τ）。1.1自相关函数（3）当τ=0时，R（x0）≥R（xτ），即R（xτ）在τ=0时自相关函数是用来表征一个随机过程本身在任取得最大值。同时R（x0）反映平稳过程的功率，即意两个不同时刻t1、t2的状态之间的相关程度，是内在。联系的一种度量，必须利用t=t1和t=t2时的二维概（4）若x（t）包含某种周期性分量，则R（xτ）包含同率幂函数进行描述。随机信号的相关函数为：样的周期性分量。对于平稳的随机过程，如果包含的2002011年3月第30卷第3期总第267期相关函数及其在管道泄漏检测中的应用检技Correlationfunctionsandtheirapplicationinpipelineleakinspection术周期性分量是正弦信号，那么R（xτ）将不再包含此正剧烈变化，此时管道首、末两端流量的互相关函数值弦分量的相位信息。不管其初相位如何，谐波分量在RAB就会偏离正常运行工况下的稳定值。因此，RAB一自相关函数中总是以余弦函数的形式出现。旦偏离该稳定值，即说明管道的运行状态发生改变，（5）互不相关的两个平稳过程之和的自相关函数此时结合负压力波法进行管道泄漏和泵站开、停泵等于两个平稳过程的自相关函数之和：若z（t）=x（t）的判断，从而有效避免管道压力波动带来的泄漏误+y（t），则R（zτ）=R（xτ）+R（yτ）。判断。1.2互相关函数2.2相关检测原理与泄漏点位置的确定[5]工程上不仅要研究单个随机过程，而且常常要研输油管道泄漏会使管道出现振动现象，其频率范究两个（或几个）随机过程信号之间的相关特性：围为500～1000Hz，其振动信号可以在百米之内被检测到，并用于泄漏点定位。泄漏液体对土壤的冲击及其在管道空腔中回旋可以产生低频噪声，低频噪声传播距离较短，可用于泄漏点的最后检测定位。对于平稳过程的随机噪声，其统计特征量与时间起点无关，令t1=t-τ，t2=t，则Rx（yt1,t2）=Rx（yt-τ,t），简记为Rx（yτ），即：Rx（yτ）=E［（