城市供水管网内的传输介质是带压水体,在管道的破损点泄漏时,漏点管段内的水体会加速向泄漏点方向快速流动喷出,与管壁摩擦产生振动,产生漏水噪音。漏水噪音本质上是机械振动所产生的声波。声波的传播方向与振动方向一致,因此该声波是纵波。由于声波在真空中是无法传播的,所以它必须通过传导介质的疏密变化来传导,所以漏水声波也可以叫做疏密波。漏水噪音夹杂着许多随机信号波形,因此漏水噪音也是复合波型,它是由许多单一波形构成的。
传播特征和频谱
研究表明供水管网的漏点噪音有3个传播途径: 1) 沿管中水体传播。供水管网内的水体是均匀介质,漏水噪音在水中的传播速度是1433m/s,这种声音可以用水听传感器探测; 2) 沿管道周围土壤传播。一般情况下,喷出管道的漏水在冲击土壤介质时,如果介质均匀,产生的冲击音会以球面波的形式向四周传播,其声音强度在管道正上方最强。测漏人员可以采用测漏仪的地面拾音器探测漏水音,并依据其噪音强度和音色特点,在路面上确定漏点位置; 3) 沿管壁传播。水与管道漏口摩擦产生漏水噪音,此噪音以振动波的方式沿管道向两端方向传播,如果在管道两端布设噪音探测传感器,并对噪音信号进行相关计算,可以定位漏点的位置。
从管道漏口处产生的漏水音频谱范围大概从20-20000Hz,然而经过衰减以及周围介质吸收,我们通过探漏工具能够捕捉到的漏水音频谱范围一般从50到2500Hz,其中PE与PVC管材是300~700Hz,钢管为200~1500Hz,铸管为200~2500Hz。一般来讲,镀锌钢管的漏水音频率高于球磨铸铁管,PE管漏水音频率则低于水泥管。除此之外,噪音频率还受到3种因素的影响:
判断漏点的主要参数—最小噪音水平(MNL)
最小噪音水平(minimum noise level,MNL,或最小音压值) 是在城市供水管网最安静的时段内,由压电传感器所能探测到管道的最小噪音强度。注意这里所说的“噪音强度”不是通常意义上环境噪音dB值,而是高灵敏度的压电传感器所能探测到的泄漏振动,其取值范围在0~999。供水管网系统在白天会产生许多用水噪音,城市交通噪音和施工噪音等在白天也无法避免,因此要在最安静的一段时候进行探测,通常是凌晨2: 00—2: 30。 如果把复杂的供水管网比作人的身体,虽然影响人体健康的因素很多,但是当“身体发烧”时,其基础体温一定升高,这表明身体的某个部分出了问题。最小噪音值测量就相当于对管道进行“体检”时的基础体温,因此最小噪音水平比较高,管道一定有漏水发生。从视频2可以看出,主机的最小噪音值和环境噪声值已同时到达999和99,这是由于探测人员处在管道漏点的正上方。如果仔细听,甚至可以听出水体冲击周围土壤介质的声音。 |