超声波泄漏检测定位技术近年来在各领域被广泛应用与重视,它根据分析高压气体从密封容器或者管道的泄漏孔喷射产生的超声波达到泄漏检测与泄漏点定位的目的。超声波泄漏检测定位系统因其精度高、实时性强等特性有很好的应用前景。目前国内外的学者对超声波泄漏检测的技术研究和系统实现都已经比较成熟,本文旨在提出一种超声波泄漏定位方法以及高精度泄漏定位系统的设计开发。在学者们已经研究过的超声波传感器线阵与圆阵的基础上,本文提出平面四元阵的阵列形式,目的在于能够对三维空间中存在的泄漏点进行定位,可以检测任意形状的被测容器或管道。传感器面阵的引入极大地拓宽了超声波泄漏检测定位系统的适用范围。平面四元阵结构简单,降低检测系统的成本,为泄漏检测定位系统的大规模应用提供前提条件。其次,分析了常用的到达时间差定位算法与能量衰减定位算法的原理。本文将到达时间差分成数个信号周期与剩余时间差两部分,提出了利用超声波信号的包络得到整周期数的方法,由此摆脱了以往到达时间差不能超过信号周期的限制。分析了上两种定位方法的局限性,本文提出了基于扩展kalman滤波方法的特征层数据融合算法,将到达时间差定位方法与能量衰减定位方法的特征向量关联,由此计算得出泄漏点位置。仿真表明,该数据融合算法通过迭代计算能使泄漏点位置不断逼近真实值。最后,设计了一款传感器面阵形式的超声波泄漏检测定位系统,并搭建了一套实验装置验证本文提出的平面四元阵阵列形式与基于数据融合的泄漏定位算法。实验比较了到达时间差算法、能量衰减算法与本文提出的基于数据融合的定位算法在泄漏检测定位中的实用性与精确度。实验结果显示,到达时间差算法因为发散问题很难得到泄漏点位置,基于数据融合的定位算法的计算结果误差小于20mm,精度其高于能量衰减算法10倍左右。实验验证了平面四元阵与基于数据融合的超声波泄漏定位算法的可行性与有效性。