数字型检漏仪的性能分析

高 伟 刘志强
埃德尔集团

　　摘　要：本文介绍了国内外供水管道检漏所采用的检漏仪器，特别是数字型检漏仪的各种功能及在检漏作业中所起的作用。
　　关键词：检漏 检漏仪器 性能分析

1． 前言

　　当供水管道发生漏水时，在漏口附近会产生三种不同的漏水声音，即漏口摩擦声、水头与介质的撞击声和水与介质流动的摩擦声，详见文献[1]。这些漏水声可沿周围介质向地面传播，用电子放大检漏仪从地面拾取漏水声可对漏水点进行精确定位。其方法为音听检漏法，是通过仪器从路面监听地下供水管道漏口产生的漏水声来确定漏水点，已被国内外供水行业普遍采用，并取得了显著的效果。

2． 检漏仪的工作原理

　　一套检漏仪主要是由拾音器、主机、耳机和连线组成，其工作原理：拾音器拾取地面的声音并转成电信号，通过连线输入主机，然后主机对电信号进行一系列处理（如放大、滤波等），然后由耳机输出，人耳就可以听到处理后的不同声音。
　　目前国内外流行的检漏仪的信号处理系统有两种模式：
　　1） 模拟信号型：主机处理的信号对象为电信号，简称模拟机；
　　2） 数字信号型：主机处理的信号对象为数字信号，简称数字机。
　　数字机首先把输入的电信号转换成数字信号，即A/D转换，待主机对数字信号进行放大、滤波、存储等一系列处理后，经D/A转换，即把数字信号转换成电信号，并输出到耳机。众所周知，数字机比模拟机功能多、效果好。

3． 检漏仪的性能分析

　　听漏仪的基本部件是拾音器（也称麦克风或探头），从原理分，主要有压电陶瓷、磁线圈或晶体型，从拾音器使用效果看，基本都过关了。听漏仪的核心部件是主机，整套仪器的性能好坏主要体现在主机上。下面探讨数字型检漏仪的各种功能在听漏作业中所起的作用。
3.1 放大功能
　　主机接收到拾音器传来的信号，首先进行信号放大，一般说来，检漏仪对信号的放大倍数为80~120dB。放大功能可以把传到地面的微弱漏水声放大几十万倍，因此，借助检漏仪我们能听到漏水声，从而确定漏水点的位置。
　　由于检漏仪主机对拾音器所拾取的声音有几十万倍的放大作用，在对漏水声放大的同时，对各种环境干扰噪音也进行了相应放大，甚至环境噪音会掩盖漏水声，因此必须把漏水声从干扰各种噪声中筛选出来，这就需要对所采集的声音进行过滤，也就是滤波。
3.2 滤波功能
　　由于各种声音都有一定的频率范围，而漏水声的频率一般在100—5000HZ之间，而能传到路面上的漏水声频率一般在100—800HZ之间，因此，为了能听到更为纯净的漏水声，就需要仪器能将频率在100HZ以下及在800HZ以上的噪音过滤掉，这就是常说的滤波。
　　无论是模拟机还是数字机，都可以进行滤波选频，即选择与漏水声相匹配的频率，以增强仪器的抗干扰能力。从滤波带选择看，有靠人耳听力选择频带，也有靠仪器显示频带（频率分析功能）。仪器的滤波性能不同，抗干扰能力就不同，一般说来，检漏仪滤波种类可为以下三种：
　　1）档位滤波：一般为2~9档滤波选择，每个档位频带宽是固定的，工作时依据人耳听力判断所听漏水声的频率范围，适时选择合适的滤波档，以保证听取较为纯净的漏水声。这种类型的检漏仪要求使用者具备一定的检漏经验。
　　2）组合滤波：有6档或9档组合滤波选择，可组合几种甚至几十种滤波范围，比档位滤波的可选择性更大，滤波范围也更宽。数字型的具有组合滤波的检漏仪还可进行频率分析，仪器能自动提示所听位置漏水声的频率，从而适时选择滤波范围。
　　3）无级滤波：可任意选择频带的宽窄，滤波效果最佳，抗环境干扰噪声最强。该种滤波具有更大的随意性，可根据现场需要任意选择宽度不小于50HZ的滤波范围可最大限度的滤掉噪音。功能显示见下图。

3.3 存储功能
　　在地面听漏作业时，对每个听测点的声音信号大小，仪器可以把每点的信号存起来，以便比较哪一点的声音信号最强。仪器一般设有1--5--8--20点存储功能。仪器通过多点存储值的比较可快速精确定位漏水点。
3.4 双通道记录存储功能
　　目前抗干扰性能最好的仪器具有双通道记录存储功能，它可同时显示并记录漏水声和环境噪声，仪器能自动区分这两种声音的强弱，这样仪器就从复杂的环境噪声中自动滤出漏水声，通过比较漏水声强弱来找到最强的声音点，从而确定漏水点位置。具有该功能的仪器抗环境干扰能力强，白天也可正常使用，而且对操作者的经验要求较低，初学者亦可很容易的对漏水点进行精确定位。功能显示见下图。

3.5 连续监测功能
　　由于地下管道漏水声和用水声比较相似，如何区分就有一定困难。如果单靠听力区分，必须长时间连续听测，人耳长时间听一种声音就会使人疲劳，因此靠听力区分较难。某些数字型检漏仪祢补了这一不足，可进行3--10--30分钟或更长时间的连续自动漏水声的记录，并实时绘出漏水或短时用水的噪声曲线，从而能清楚地区分漏水和短时用水，功能显示见上图。

4．结语

　　具有双通道记录存储功能的听漏仪是目前抗干扰最强的仪器，该功能无论对有经验的听漏人员，还是对新人都是很方便的，不但可以听测，还可以比较信号大小，特别是在环境噪声较大的情况下（如白天），均可精确定位漏水点。解决了只靠听力来确定漏水点的困难，使检漏工作变得更加容易。

参考文献

　　[1] 高伟，谈我国供水管道检漏的主要方法和仪器，《地下管线管理技术及应用》，中国建筑工业出版社，2000年4月。

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