基于双基阵数据融合的电站锅炉四管泄漏被动声测诊断与定位研究

研究利用小波包对泄漏信号进行消噪和特征提取，并应用BP神经网络对特征进行识别分类。依据前期锅炉声传播特性研究对样本、训练网络的权值与偏置进行选择和调整，确定假设检验的先验概率、传感器观测的条件概率密度函数、局部决策的相关系数等参数，进行基于最小错误概率决策准则的二元检测的决策融合,实现四管泄漏的正确诊断；突破国内外采用大量布置单个测点，覆盖锅炉受热面探测强度进行传感器区域性定位的思路，应用基于数据级融合的双基阵定位方法,既利用方向角估计,又利用基阵间的信号相干特性。对泄漏信号进行小波包分解的时延估计和二次卡尔曼滤波后置处理，最后根据前期锅炉声传播特性研究结论对定位结果进行修正实现泄漏信号的精确定位。

针对当前锅炉承压管泄漏声检测与定位技术存在误报、漏报以及定位不准等问题。本课题研究泄漏喷流噪声辐射特性，利用传声器阵列接收泄漏信号，通过广义互相关得出声信号到达不同位置传声器的时间差。采用基于数据级融合的双基阵定位方法，根据目标与阵元位置之间的几何关系实现泄漏点的正确诊断与精确定位，主要内容包括：. （1）理论研究了锅炉承压管泄漏喷流的流动特征及噪声产生机理，并对泄漏喷流噪声传播特性进行了实验研究，得出温度不变的条件下泄漏喷流噪声辐射声压级和指向性随泄漏口径、空气压力比的变化规律及其频谱特征。. （2）对泄漏喷流流场进行数值计算，在此基础上采用基于湍流模型的宽频带噪声源模型对泄漏声场进行数值模拟，得出泄漏喷流噪声与泄漏孔径、泄漏工质温度、压力的关系规律；利用几何声学声场模拟跟踪声线并根据其传播路径来获得炉膛壁面条件下的泄漏声场分布和混响特征。. （3）给出了两种改进加权窗函数时间迟延估计算法PTN与SWITCH，两种算法能够利用PHAT算法对混响的消除作用，而且也能利用最优检测或者ML对噪声的抑制效果，表现出了较强的同时抑制背景噪声干扰和消除多路径反射混响影响的作用。. （4）基于数据级融合的双基阵定位方法既能利用方向角估计，又能利用基阵间的信号相干特性。在同样的时延估计精度下，采用单基阵方位角和俯仰角进行双基阵定位，其定位精度要高于利用单基阵斜距、方位角进行单基阵定位再双基阵融合；定位仿真研究表明时延估计误差对定位影响很大，立体四元阵列可以有效抑制时延估计误差对泄漏定位性能的影响具有高精度及稳健性，最后数值计算了燃烧温度场中存在声传播路径弯曲的双曲线定位误差。. 这些研究成果为锅炉承压管泄漏声学诊断与定位技术提供了重要的科学依据。