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供水管道是保证人们生活、城市发展以及生产建设必不可少的基础设施。为了保证管道能够正常运行,研究并开发一套适应我国管道状况的、能够实现在线检测的、可靠性高的管道漏点定位系统,及时检测管道泄漏并确定泄漏源位置,对于节约水资源具有重要的实际意义。 本文把供水管道实验系统作为研究对象,对管道泄漏信号的生成原理、传播特征和频率特性进行了分析,在此基础上研究用于漏点定位的互相关时延估计算法与 LMS自适应滤波时延估计算法,并设计了一套供水管道泄漏点定位的数据采集与处理系统。该系统主要以FPGA芯片EP4CE30F23C8为核心处理器。硬件设计主要包含信号检测调理模块、信号采集模块、信号处理及显示模块。其中信号处理模块采用SOPC Builder构建的SOPC系统来完成,SOPC集成了软核CPU、SDRAM存储器、PIO接口及JTAG调试接口,其作用是控制 A/D采集上、下游管道泄漏信号并进行显示,以便完成上、下游采样数据的互相关运算及漏点定位。本设计采用软件集成开发环境NiosⅡIDE中的 C语言编制泄漏信号的采集,处理及显示等核心程序。 本论文针对实验室管道,通过泄漏检测定位仪获取管道泄漏波形,并分析泄漏信号频率特性,泄漏频率范围为50Hz~2kHz。针对微弱的泄漏声信号设计了FIR数字滤波器;借助于 Matlab仿真平台验证了两种时延估计算法的可行性与有效性;此外对泄漏检测定位系统的数据采集模块进行了仿真,最后将 SOPC硬件系统与NIOSII IDE软件编写的程序进行连接与调试,结果表明该定位系统实现了预期的泄漏信号检测与定位功能。