浅析麦克风阵列的氢气泄漏检测与定位研究 .pdfVIP

浅析麦克风阵列的氢气泄漏检测与定位

研究

摘要:现阶段，在氢燃料电池汽车不断发展的背景下，氢气储运量随之提高，

一旦发生不良泄露现象，将会造成燃烧爆炸，对人们自身安全造成巨大的危险。

基于此，应当精准的定位氢气泄漏点。大多数人员借助声波法有效的检测和定位

气体管道泄漏情况。而麦克风阵列技术因为优势极高，可以根据相关算法定位声

源信号，因此得到了人们的广泛关注和青睐。在本篇文章中，依照气体管道泄漏

的检测和定位原理，提出了麦克风阵列的气体管道泄漏检测和定位方式，以此为

精准定位提供良好的依据。

关键词：麦克风阵列；氢气泄漏；检测定位探究

对于氢气来讲，氢气储存处于氢气生产、运输以及最后使用的各个方面。

从能源角度进行分析，氢燃料电池电测主要是以高压储氢为主。在储存氢气过程

中，管道的组成结构为多个接头。当管路连接位置受损或者被腐蚀以后，将会增

加高压氢气泄漏现象出现概率，从而导致氢气扩散自燃。氢气瓶内的高压产生的

氢气射流在尚未明确识别点火源的情况下，存在着扩散自燃烧现象，导致火灾和

爆炸隐患出现，因此定位和检测氢气泄漏能够确保氢燃料汽车使用安全性。在本

篇文章中重点论述了氢气泄漏的规律以及定位氢气泄漏的位置，这对于检测氢气

有着极高的作用，能够确保人们自身安全。

1、气体泄漏检测技术探究现状

当前阶段，加强管道安全性的重视程度极为重要，大部分人员专门探究

了气体管道的泄漏情况。第一，在管道气体泄漏检测中对于声波法的应用。通过

探究泄漏声波的传播规律和生源特征，分析信号内是否存在特定的参数，以此判

断有没有泄漏现象。相关人员专门开展了气体泄漏传播特征和声源特征影响因素

的研究工作。根据气体从管道中流动的影响，提出了泄漏声波幅值衰减的理论模

型。当探索泄漏露声源特性影响因素过程中，部分学者研究了不同孔型、不同流

型工况、不同泄漏孔型对泄漏声源的影响。应用物理场耦合的方式研究了管道泄

漏声波的视频信号获取压力扰动。伴随着多项因素变化的基本规律，采取有限元

方式计算泄漏率方程的拟合参数。除了对泄露声波传播机里进一步探究之外，也

必须明确认识到声源信号的特征。传感器从管道内侧和外侧的安装位置不同，泄

漏检测技术包含了外部检测以及内部检测，大多数泄漏检测研究的都是外部检测，

外部检测是按照管道沿线或者外部收集的数据。加以处理，获取有关的信息优势，

呈现出了非破坏性的特征。内部检测则可以有效捕捉较小的渗漏点。根据该项特

征，有关人员专门构建了实验平台，对环境中泄漏的声信号有效搜集，探究了人

工神经网络从泄漏智能判断中的应用。经过实验探究表明，发生泄漏情况以后，

信号的时域平均振幅远远超过了无泄漏情况下的平均振幅，伴随着探测器和泄漏

点的距离增加而随之减少。基于各项技术的创新和改进。气体泄漏检测领域也引

进了各种各样新型的技术，各项泄漏检测方式呈现出了多元化的特征。利用这些

新型技术能够高精度的了解到泄漏状态。

第二，基于声学的气体泄漏定位技术研究情况。在气体泄漏监测过程中，

除了分析气体是否存在着泄漏情况之外，还必须精准的定位气体泄漏情况。相关

人员专门开展了泄漏定位技术的研究工作，结合声波的传播模型，利用不同传感

器测量的声信号振幅，确定泄漏位置，提出衰减模型的泄漏定位方式。应用该种

方式检测和定位气体管道泄漏，将阻力效应应用到声波基本方程中，得到声波在

阻力接触中的传播方程，确定阻尼效。应考虑到传感器安装空间受到限制的状态

下，从管道两端安装声压传感器。计算了泄漏点位置以后，再次提出贝叶斯网络

模型的输气管道泄漏孔口直径概率模拟可以分析和评估泄漏口直径。

2、探究气体泄漏机理

2.1气体泄漏流场的物理模型

在管道泄漏过程中，压力差导致管道发生气体泄漏，使气体产生流动现

象。流动的方式表现为从高压部分流向了低压部分，该项过程还伴随着压力波动，

并且使气体产生了不稳定的流动，形成涡流状态。在泄漏过程中，流场和声场相

互影响，形成声波。为了进一步探究气体管道泄漏的声源特征，就需要对气体管

道泄漏时流场产生机理有效分析，以流场为基础研究生场。比如连续性方程。连

续性方程是质量守恒定律从流体力学中的具体应用。在管道泄漏过程中，气体属

于管道内所有空间中连续存在，不会发生间断点，符合连续性的要求。

2.2基于声波法的气体管道泄漏检测理论

第一，理想介质中的声场波动方程。气体管道泄漏有着一定的复杂性和

繁琐性，气体分子进行无规则的运动，流速、压力都有了明显改