压力变送器原油管道运输在世界经济中占有重要地位。然而，由于管道老化、泥石流、钻井和盗油等诸多原因，石油管道泄漏事故时有发生。无论是从社会和经济的角度，还是从环境保护和能源的角度，管道泄漏的监测和定位都是非常必要的随着管道泄漏检测技术的发展，出现了许多方法，可分为两类：基于硬件的方法和基于软件的方法。基于硬件的检测方法主要包括：直接观测法、泄漏检测电缆法、示踪检测法和光纤泄漏检测法。其中，基于光纤传感器的管道泄漏检测方法受到了越来越多的关注。

       基于软件的管道泄漏检测方法主要有：负压波法、压力梯度法、实时模型法、质量平衡法、统计决策法、应力波法和声发射法。其中，由于负压波法只需在管道两端安装压力变送器，具有仪表结构小、成本低、安装维护方便等特点，因此得到了**应用；但目前，各种管道泄漏检测技术都无法解决泄漏检测响应速度、系统鲁棒性能和可靠性、泄漏检测灵敏度、定位精度和系统成本之间的关系。关键问题是，它们无法解决泄漏检测灵敏度和减少泄漏误报之间的矛盾。



       原因是泄漏检测和定位技术缺乏自适应性，泄漏检测系统的性能在很大程度上取决于数据采集仪器的精度和分辨率，因此可靠性和鲁棒性能较差；然而，在现有的泄漏检测和定位方法中，没有一种方法能像负压波法中使用的压力变送器那样，既保留施工量小、成本低、安装维护方便的优点，又具有检漏灵敏度高的优点，准确的泄漏点定位和自适应检测能力；只有在保持检漏仪施工量小、成本低、安装维护方便的前提下，在提高检漏仪灵敏度的基础上，泄漏检测和定位的适应性可以进一步解决管道泄漏检测灵敏度与降低误报率之间的矛盾，从而使系统稳定，鲁棒和敏感



        基于压电动态压力变送器信号特征的管道泄漏检测；压电式动态压力变送器泄漏信号特性；对实测信号的分析表明，基于压电式动态压力变送器的长输管道泄漏检测的泄漏信号特性主要体现在管道中特定频率点的功率谱上动态压力信号能量和信号幅度是三个特征量。由于通过动态压力信号分析可以获得功率谱和信号能量这两个特征量，系统只需采集动态压力信号，无需沿管道逐个安装测量和通信模块，这不会增加成本；这里的信号功率谱指的是特定频率点的功率谱。当管道泄漏时，特定频率点（0.3904Hz）的信号功率谱将异常增加。



        根据压电传感器的特点，提出了信号能量的概念。当压电传感器不受外界干扰时，其输出信号为零。一旦有外力，它的信号就会在正负相位之间上下波动。对测量信号的分析表明，基于压电传感器的管道动态压力信号的分布大致遵循高斯分布，平均值为零，方差为O2；因为动态压力信号可以分为正负波动的部分，负信号幅度段的信号能量之和定义为负，正信号幅度段的信号能量之和定义为正。顺序能量比图反映了一段时间内当前部分能量与信号能量之和的比率，这是一个相对量。从这些图中可以发现，泄漏前后，特定频率点的功率谱比较、信号波形比较和顺序能量比比较非常明显。



        图中信号能量采用单位信号平均值，即单个采样点的平均信号能量。在不同的初始和终端站压力条件下，从不同位置传输到泄漏监测仪的泄漏信号的信号形状非常不同。利用单位信号能量可以综合反映泄漏信号的特征。与使用波峰和波谷等参数进行模式识别相比，它们更简单、实用和方便。基于压电式动态压力变送器的管道泄漏检测；基于压电式动态压力变送器的管道泄漏检测采用序贯能量比与信号功率谱相结合的3O测试方法。



        具体策略是根据泄漏检测分辨率的要求设置顺序能量比的阈值（符号为负，表示信号幅度为负的下跳信号）。一旦某个区间的顺序能量比超过该阈值，其功率谱和单位信号能量满足3O测试标准，就可以判断管道有泄漏。泄漏位置（泄漏信号到达上游和下游的时间差△t）由相关方法确定。

       压力变送器根据上述方法，对同一位置的7个管道泄漏模拟信号进行泄漏检测和定位分析。结果如表1所示（该表是相对于同一GPS时间的时间偏移）。管道运行工况为：首站工作压力1.8MPa，末站工作压力0.2MPa。直径10mm孔用适用于泄漏模拟，动态压力变送器的采样周期为10ms。根据表中数据，时间差的平均值可计算为38.79s，其中泄漏信号传播时间的*大差为0.240s，即*大定位误差约为120m。