1.一种基于改进VMD的管道多点泄漏定位方法,其特征在于:包括如下步骤S1采集管道原始泄漏信号;
S2对所述原始泄漏信号进行总体局域均值分解,得到若干PF分量;
S3计算各PF分量的相关系数,根据所述相关系数筛选出所需PF分量,并根据筛选出来的PF分量进行信号重构,确定变分模态分解的k值;
S4对重构信号进行变分模态分解,得到若干IMF分量,计算各IMF分量的多尺度熵值,并根据各IMF分量的多尺度熵值筛选IMF分量;
S5对筛选出来的IMF分量进行信号重构,得到观测信号,并利用独立分量分析的盲源分离方法对所述观测信号进行分离处理,得到估计泄漏信号,根据所述估计泄漏信号通过互相关定位算法进行管道泄漏定位。
2.根据权利要求1所述的基于改进VMD的管道多点泄漏定位方法,其特征在于:步骤S2中总体局域均值分解方法为S2.1:在原始泄漏信号x(t)中加入设定等级的白噪声nm(t)得到混合泄露信号xm(t),所述泄漏信号表示为:xm(t)=x(t)+nm(t) (1)
其中,m为分解次数,t是时间,nm(t)为白噪声信号,xm(t)为加入白噪声后的混合泄漏信号;
S2.2:对混合泄漏信号xm(t)进行LMD分解,再做总体平均得到最终PF分量,记为:其中,εn,m(n=1,2,...,.N),N为正整数;εn,m为第m次分解得到的第n个初始PF分量,将N个初始PF分量M次分解的均值yn(n=1,2,...,N)作为最终PF分量。
3.根据权利要求1所述的基于改进VMD的管道多点泄漏定位方法,其特征在于:步骤S3具体为S3.1采用皮尔逊积矩相关系数计算各PF分量yn同原始信号x(t)的相关系数r;
S3.2根据相关系数r选取相关系数绝对值大于a的PF分量,然后对其计算峭度值,舍弃峭度值小于b的PF分量得到筛选后的PF分量;
S3.3最后确定VMD分解中的分量个数k,然后对筛选后的PF分量进行信号重构,得到重构信号x′(t)。
4.根据权利要求3所述的基于改进VMD的管道多点泄漏定位方法,其特征在于:a取值
0.5,b取值3。
5.根据权利要求1所述的基于改进VMD的管道多点泄漏定位方法,其特征在于:步骤S4具体为S4.1:对重构信号x′(t)进行VMD分解得到k个IMF分量;
S4.2:通过计算多尺度熵进行IMF分量的筛选;
所述多尺度熵的获取方法为:
(1)设IMF分量uk的原始时间序列为{x1,x2,...,xN},长度为N,设定其嵌入维数w,相似容限z,对其进行粗粒化变换,得到新的时间序列uk(τ):其中,k=1,2,...,s/τ,μ,k为正整数且μ≠k,s为离散时间序列长度,τ为尺度因子,原始序列被分割成τ段且每段长为s/τ的粗粒序列,当τ=1时,新的时间序列就是原始序列;
(2)对每个长度为N/τ的粗粒时间序列分别求样本熵,得到其样本熵值,并绘制成尺度因子的函数,按公式(5)得到多尺度熵值MSE(uk,τ,w,z):式中SampE{ukτ,w,z,s}为样本熵,w是嵌入维数;
(3)根据所述多尺度熵值的大小来选取最优的IMF分量,最终得到各IMF分量的多尺度熵值记为:MSE1,MSE2,MSE3…MSEn。
6.根据权利要求1所述的基于改进VMD的管道多点泄漏定位方法,其特征在于:通过互相关定位算法计算上下游盲源分离后的估计泄漏信号Yμ(t)和Y′μ(t)的时间延迟Δt,依据式(11)确定管道泄漏点的位置,式中,x为估计泄漏定位值,l为上下游的传感器距离,v是泄漏声发射信号在管道中的传播速度;Δt为时间延迟。
7.根据权利要求1所述的基于改进VMD的管道多点泄漏定位方法,其特征在于:步骤S5具体为S5.1:提取筛选后每个IMF分量的时域、频谱进行重构,得到观测信号Nimf(t)=[b1(t),b2(t)…bn(t)];
S5.2:通过对观测信号Nimf(t)进行分离,计算观测信号的相关矩阵Rx=E[Nimf(t)NimfH(t)],根据特征值估计泄漏信号数目μ;并对观测信号Nimf(t)中心化,并作白化处理,最终得到盲源分离后管道的μ个估计泄漏信号Yμ(t);再对估计信号和原始泄漏信号进行相关系数计算,确定估计信号所对应的各泄漏源;S5.3:通过互相关计算上下游盲源分离后的估计泄漏信号Yμ(t)和Y′μ(t)的时间延迟Δt,依据时差定位法确定管道泄漏点的位置:式中,x为估计泄漏定位值,l为上下游的传感器距离,v是泄漏声发射信号在管道中的传播速度;Δt是时间延迟。