随着人们对天然气需求的不断增加,输气管道铺设的范围变得越来越大,输气管道的运输安全越来越引起人们的重视,因此实时检测输气管道的输送状况显得尤为重要。从目前所知的泄漏检测方法来看,声波法因为具有灵敏度高、定位精度高、检测时间短、适应性强等诸多优点而成为众多学者的研究热点。从目前的研究现状来看,学者们的研究重点主要集中在对声波信号的处理方法研究以及利用声波进行泄漏定位这两个大的方面,对输气管道泄漏源声波信号特征规律的研究较少,而输气管道泄漏源声波信号特征规律是泄漏声波信号处理和利用声波进行泄漏定位的重要基础,因此研究输气管道泄漏源声波信号特征规律对声波信号处理方法的改进和声波泄漏定位精度的提高有着重要意义。为了对输气管道泄漏源声波信号特征规律开展实验研究,本文将在流体力学、气动声学的理论基础上,通过实验方法,分析输气管道泄漏源声波信号特征规律,完成的主要工作和成果如下:1)对输气管道泄漏源声波信号特征进行了理论分析:输气管道泄漏可以看成是一种气体喷流运动,基于流体力学基本方程和Lighthill声学方程对管道泄漏发声机理进行分析,得出了输气管道泄漏发声是由于偶极子和四极子这两种声源的作用,为后文的实验研究奠定理论基础。2)构建了长6.0m、宽1.2m、高1.0m的架空管道泄漏声波检测实验平台,对比分析背景噪声信号和管道泄漏声波信号,得出在实验室环境下,背景噪声信号对实验结果的影响微弱,泄漏声波信号的幅值是噪声信号的上百倍,两者突出频响明显不同。完成不同压力(0.2MPa、0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa、1.0MPa)条件下的声波泄漏检测实验,对实验数据进行傅里叶变换得出架空管道泄漏声源信号的两个突出频响范围为15kHz～25kHz和50kHz～55kHz;对泄漏声源信号的能量参数进行分析得出能量参数随压力增加呈先增后减的变化趋势。完成不同泄漏孔孔形(圆形孔、矩形孔、三角形孔、不规则形孔)条件下的声波泄漏检测实验,对不同孔形的泄漏声源信号的能量参数进行分析,得出了圆形孔的泄漏源声波信号的能量参数小于其它三种孔形的能量参数。3)构建了长1.0m、宽1.0m、高1.0m的埋地管道泄漏声波检测实验平台,对比分析背景噪声信号和管道泄漏声波信号,得出在实验室环境下,背景噪声对实验结果的影响微弱,泄漏声波信号的幅值是噪声信号的上百倍,两者突出频响显然不同。完成不同压力(0.2MPa、0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa、1.0MPa)条件下的声波泄漏检测实验,对实验数据进行傅里叶变换得出埋地管道泄漏声源信号的突出频响范围为7～9kHz;对泄漏声源信号的能量参数进行分析,得出能量参数随压力的增大呈先增加后减小的变化趋势。完成不同土壤湿度(0、5%、10%、15%、20%)条件下的泄漏声波检测实验,对不同土壤湿度的泄漏声波信号的能量参数进行分析,得出泄漏声源信号的能量参数随土壤湿度的增加而呈减小的变化趋势。图[34]表[11]参[91]