Acoustic localization of small leak holes in a long pipeline

Abstract

덕트 내에서의 임피던스 변화를 측정하는 많은 방법들 중에서 음향 반사법은 유망한 방법이라고 간주되어 왔다. 음향 반사법은 단면적의 변화를 측정하는데 많이 사용되어왔으며 이 방법은 누설 부위를 발견하는데 적용할 수 있다. 본 연구의 목적은 긴 관로 내에서의 작은 누설 부위를 파악하는 일반적인 방법론을 제시하는 것이다. 누설 부위의 파악은 Goupillaud의 인버스 알고리즘을 변형시켜서 파이프 시스템 전체의 단면적의 임피던스를 재구성하여 이루어진다. 이를 위하여 음향 신호가 파이프로 전달되고 음향의 반사율이 측정된다. 이 측정된 반사율은 앞에서 언급한 인버스 알고리즘의 대입 값으로 사용된다. 또한, 작은 누설 부위를 파악하기 위한 알고리즘이 제안되는데 재구성된 단면적의 임피던스의 축 방향 분포가 대입 값으로 사용된다. 측정은 크게 두 가지 조건으로 이루어졌다. 첫 번째는 누설이 존재하지 않을 때이고 두 번째는 잠재적인 누설이나 결함을 찾기 위해 시스템이 점검되는 경우이다. 첫 번째 측정 결과의 유효성에 따라 두 가지의 접근법이 존재한다. 만약 누설 부위가 없는 시스템에서의 데이터가 없다면 두 번 째 조건에서의 데이터가 대입 값으로 사용된다. 반대의 경우에는 두 가지 조건의 차이가 대입 값으로 사용된다. 즉, 두 가지의 위치 측정 방법은 같은 탐지 기법을 사용하나 서로 다른 대입 값을 사용한다. 또한 고립된 누설 법칙이 소개되는데 이는 두 개의 누설 부위가 어떤 한계점보다 클 때 사용이 되며 이는 각 누설의 임피던스 차이의 오버랩을 피하기 위함이다. 위치 측정 방법은 고립된 누설을 찾아내는데 사용된다. 통계적 계산을 기반으로 하여, 소음의 변화에 의해 계산되는 누설의 임피던스 변화를 포착할 수 있는 최소 간격이 소개된다. 측정 셋업과 끝 단의 근접장에서의 거리는 위치 측정을 위해 적합하지 않으며 제거는 통계적인 간격을 이용하여 이루어진다. 고립되지 않은 누설의 측정하기 위해서 위치 측정 알고리즘이 수정되어 사용된다. 서로 다른 사이즈와 위치의 누설을 검출하기 위해 실험적인 방법이 사용된다. 최소 측정 가능 사이즈와 최대 측정가능 길이는 실험적 결과를 바탕으로 정하였다.