来源：中科院声学所
现有泄漏噪声传感器的原理是压电效应，其结构包括加速度计和水听器。基于聚偏氟乙烯（Polyvinylidene Fluoride，PVDF）的强压电效应，PVDF薄膜已被广泛用于传感器制造技术。结合泄漏声波的传播特性，中科院噪声与振动重点实验室高艳研究员等提出应用PVDF线圈进行管道泄漏定位，这种方法具有易安装、低成本、灵敏度可调的优势，为塑料水管泄漏检测与定位提供了新的传感器设计方案。
相关研究成果2019年1月27日在线发表于国际学术期刊Sensors。
线圈传感器采用自屏蔽的同轴电缆设计，适用于高电磁干扰环境，其结构如图 1 所示。通过将该线圈缠绕并固定安装于管道外壁，实现管内声压的监测。研究人员从理论上推导出该传感器的声压灵敏度，发现其灵敏度与线圈缠绕形式和圈数相关。
▲ 图1 PVDF线圈传感器结构设计图（图/中科院声学所）
在管道泄漏点左右两侧分别安装线圈传感器和B&K 8103水听器，采集泄漏声信号并进行频域分析，其相干系数及相位谱如图3所示。对比可见，线圈传感器测试信号在低频域（1 kHz内）具有良好的相关性和相位线性关系，并与水听器测试结果基本一致。分析线圈传感器与水听器结果的相位谱得到的漏点定位误差在2%以内。
▲ 图2 PVDF线圈传感器实测泄漏信号结果：(a) 时域；(b)频域（图/中科院声学所）
▲ 图3 线圈与水听器测量泄漏信号的频域结果对比图：(a)相干系数；(b) 相位谱（图/中科院声学所）
本研究得到了国家自然科学基金(No.11774378)资助。
参考文献：
SUN Pingling, GAO Yan , JIN Boao, Michael J. Brennan. Use of PVDF Wire Sensors for Leakage Localization in a Fluid-Filled Pipe. Sensors, 2020, 20, 692. DOI: 10.3390/s20030692
论文链接：
https://doi.org/10.3390/s20030692
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■ 编辑：周文佳
审校：王荣泉
来源：cas-ioa 中科院声学所
原文链接：http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzIyNzk0MzI4MQ==&mid=2247485977&idx=1&sn=ee8776dc4a8a4f88c83855ca71b6cade&chksm=e8583c07df2fb511ed45fc9cb0d121081ed583844f8bc8b30632c47eefdacddefc43d5c904b4&scene=27#wechat_redirect
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