CN109813501B - 测量气体管道泄漏位置的方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了测量气体管道泄漏位置的方法、装置及系统。其中，通过在信号采集过程中，用第一传感器依次按照预定排列规则确定的多个采集位置处的第一超声波信号，并在对应的各个包含预定时长的采集时间段内分别采集参考位置点的参考超声波信号。由于通过各个第一超声波信号与对应的各个参考超声波信号之间的相位差，可以确定各个第一超声波信号之间的相位差，从而确定多个采集位置之间相对的各个第二超声波信号，在得到各个第二超声波信号的基础上，利用预先确定的波束形成模型确定气体管道的泄漏位置，从而可以利用较少数量的传感器，保证数据采集的统一性，提高测量精度，增加系统的灵活性。总之，可以提高对气体管道泄漏位置定位的有效性。

Description

测量气体管道泄漏位置的方法、装置及系统

技术领域

本申请涉及新风应用技术领域，尤其涉及用于测量管道泄漏位置的方法、装置，以及系统。

背景技术

在工业和生活领域，各种气体，如二氧化碳、氯气、天然气等发挥着重要作用。气体的存储和运输也成为至关重要的环节。一旦气体在存储和运输过程中发生泄漏，可能产生诸如能源浪费、环境污染之类的问题，甚至威胁人的生命安全。因此，对气体泄漏源的检测和定位问题至关重要。

现有技术中，可以通过超声传感器测量泄漏位置附近的超声声压，根据声压和泄漏孔的物理位置关系，确定泄漏孔的位置。这种方法中，往往通过多级传感器，或者传感器阵列来实现。在采用较多数量的传感器的情况下，一方面，对各个传感器的精度、结构等一致性要求较高，另一方面，使用不够灵活。因此，希望有改进的方案，从精度、灵活性等方面，提高对气体管道泄漏位置定位的有效性。

发明内容

本申请的目的在于提出一种改进的测量气体管道泄漏位置的方法和系统，来解决以上背景技术部分提到的技术问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种测量气体管道泄漏位置的系统，该系统包括：第一传感器，用于依次置于按照预定排列规则确定的多个采集位置处，从而采集所述多个采集位置分别对应于各个采集时间段的各个第一超声波信号，其中，所述采集时间段包括预定时长；

第二传感器，置于预先确定的参考位置点，用于分别采集所述参考位置点对应于所述各个采集时间段接收到的各个参考超声波信号；

处理模块，与所述第一传感器和所述第二传感器连接，用于基于各个所述第一超声波信号与对应的各个所述参考超声波信号之间的相位差，确定各个所述第一超声波信号的相位差，从而根据各个所述第一超声波信号的相位差确定所述多个采集位置在同一时刻的各个第二超声波信号，并基于所述各个第二超声波信号，利用预先确定的波束形成模型确定气体管道的泄漏位置。

第二方面，本申请还提供了一种测量气体管道泄漏位置的方法，所述方法包括：

获取按照预定排列规则确定的多个采集位置处的各个第一超声波信号，以及分别与各个第一超声波信号对应的各个参考声波频率信号，其中，所述各个第一超声波信号由第一传感器分别在所述多个采集位置进行采集，并对应各个包含预定时长的采集时间段，所述各个参考超声波信号由第二传感器分别对应各个采集时间在预先确定的参考位置点采集；

基于各个第一超声波信号与对应的各个所述参考超声波信号之间的相位差，确定各个第一超声波信号之间的相位差；

根据各个第一超声波信号的相位差确定所述多个采集位置之间相对的各个第二超声波信号；

基于所述各个第二超声波信号，利用预先确定的波束形成模型确定管道泄漏位置。

第三方面，本申请还提供了一种测量气体管道泄漏位置的装置，所述装置包括：

信号获取单元，配置为：获取按照预定排列规则确定的多个采集位置处的各个第一超声波信号，以及分别与各个第一超声波信号对应的各个参考声波频率信号，其中，所述各个第一超声波信号由第一传感器分别在所述多个采集位置进行采集，并对应各个包含预定时长的采集时间段，所述各个参考超声波信号由第二传感器分别对应各个采集时间在预先确定的参考位置点采集；

相位差确定单元，配置为：基于各个第一超声波信号与对应的各个所述参考超声波信号之间的相位差，确定各个第一超声波信号之间的相位差；

虚拟阵列信号确定单元，配置为：根据各个第一超声波信号的相位差确定所述多个采集位置之间相对的各个第二超声波信号；

泄漏位置定位单元，配置为：基于所述各个第二超声波信号，利用预先确定的波束形成模型确定管道泄漏位置。

本申请提供的测量气体管道泄漏位置的方法、装置及系统，通过在信号采集过程中，用第一传感器依次按照预定排列规则确定的多个采集位置处的第一超声波信号，并在对应的各个采集时间段分别采集参考位置点的参考超声波信号。由于通过各个第一超声波信号与对应的各个参考超声波信号之间的相位差，可以确定各个第一超声波信号之间的相位差，从而确定多个采集位置之间相对的各个第二超声波信号，在得到各个第二超声波信号的基础上，利用预先确定的波束形成模型确定气体管道的泄漏位置，从而可以利用较少数量的传感器，保证数据采集的统一性，提高测量精度，增加系统的灵活性。总之，本申请提供的测量气体管道泄漏位置的方法、装置及系统可以提高对气体管道泄漏位置定位的有效性。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是根据本申请的一个实施例的测量气体管道泄漏位置的场景框架；

图2是根据本申请的一个实施例的测量气体管道泄漏位置的方法的流程示意图；

图3是一个具体例子中各个采集位置形成的矩阵阵列的示意图；

图4是在各个采集位置形成的图3所示的矩阵阵列的信号空间功率谱的计算机仿真屏幕截图；

图5是一个具体例子中将图4示出的空间功率谱图的二维显示图与测量装置的光学图像融合形成的气体管道泄漏源的成像示意图；

图6是根据本申请的一个实施例的测量气体管道泄漏位置的装置的示意性框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

图1示出了应用本申请的一个实施例的测量气体管道泄漏位置的场景框架。

首先，如图1所示的框架中，气体管道101上具有泄漏孔102，气体管道101内的气体流经泄漏孔102时，产生形如虚线框103传播的超声波。测量气体管道泄漏位置的系统(如图1虚线框包围部分所示)用于确定该泄漏孔102的位置。测量气体管道泄漏位置的系统至少可以包括，第一传感器104、第二传感器105，以及处理模块108。

本领域技术人员可以理解，当气体管道发生泄漏时，由于管道内外压力差的原因，使得在泄漏孔处会产生一定频率的声波。因此，第一传感器104、第二传感器105可以选择为超声波测量传感器，通过测量超声波信号来作为测量泄漏孔102的位置的参考信号。

如图1所示，第一传感器104可以沿按照预定排列规则确定的多个采集位置移动，并在各个移动到的位置点采集超声波信号。可以理解，超声波是周期性信号，为了对超声波进行分析，往往需要在时间维度上采集至少一个周期的信号。因此，这里对每个采集位置的超声波信号的采集时间都可以是一个采集时间段，该采集时间段可以包括预定时长(例如1.24秒)。在该预定时长内，超声波可以由多个周期(例如40个周期)。

其中，按照预定排列规则确定的多个采集位置，可以形成阵列，阵列中的各个位置点也可以称为阵元。如图1所示的阵列107，为矩阵形阵列，阵列107的各个阵元位置由各个小黑点表示，其中的虚线仅仅为了示意阵列的形状。本领域技术人员可以理解，阵列107仅仅是示意了阵列的形状，而不对阵列的位置进行限定。阵列107可以位于与第一传感器104所在平台平行的位置，并与第一传感器104的测量点的高度相一致。当第一传感器104沿图1中箭头示出的X、Y方向，分别移动到阵列107各个小黑点标示的阵元位置，形成虚拟的传感器阵列。其中，阵列107仅作为示例，本申请对阵列形状不做限定，也就是说，在其他实施例中，阵列107也可以是其他形状，例如，由中心向外发散的圆环形状，等等，在此不做限定。在一些实施例中，为了保证第一传感器104在阵列107各个阵元位置处测量得到的超声波信号在同一高度，可以令第一传感器104在移动平台106上移动。该移动平台106可以是高精度线性平移台，如此可以确保第一传感器104移动到阵列107各个阵元位置，信号采集点形成二维阵列。该移动平台106可以水平放置，也可以以一定角度倾斜放置，从而令第一传感器104移动形成的二维阵列具有不同的角度。

第二传感器105为参考传感器，用于置于预先确定的参考位置点，为第一传感器104测量的超声波信号提供参考。其中，参考位置点可以是任意合理的位置点，本申请对此不做限定。之所以说是预先确定的参考位置点，是因为参考位置点一旦确定，在第一传感器104移动过程中不作改变。也就是说，对于一次固定的虚拟阵列信号采集过程，第二传感器105位于当前参考位置点固定不变。具体地，当通过将第一传感器104移动到预先确定的采集位置处(如阵列107的各个阵元位置)采集声波频率信号的同时，通过第二传感器105分别采集参考位置点接收到的各个参考超声波信号。

进一步地，处理模块108可以分别和第一传感器104、第二传感器105连接，用以获取通过第一传感器104、第二传感器105采集的超声波信号，并进行处理。处理模块108可以是具有一定运算能力的硬件设备，例如计算机、手机、平板电脑等等，也可以是运行于硬件设备的软件系统，例如各种可用于对声源进行仿真的软件平台等，在此不做限定。

具体地，处理模块108可以基于各个第一传感器104在各个采集位置处的超声波信号，与对应的参考超声波信号之间的相位差，确定第一传感器104在各个采集位置采集的超声波信号相互之间的相位差，从而确定第一传感器104在多个采集位置处，形成的虚拟传感器超声波信号阵列。其中，由于该超声波阵列是通过一个第一传感器和第二传感器测量的超声波信号进行变换确定的，而非真是的传感器阵列测量，所以也可以成为虚拟阵列。由此，可以进一步基于原先确定的波束形成模型确定气体管道泄漏位置，如图1所示的泄漏孔102的位置。

下面具体描述确定气体管道泄漏位置的方法。

如图2所示，给出了测量气体管道泄漏位置的方法的流程示意图。该测量气体管道泄漏位置的方法的执行主体可以是硬件设备，也可以是软件系统，如图1中的处理模块108，在此不做限定。图2示出的测量气体管道泄漏位置的流程包括：步骤201，获取按照预定排列规则确定的多个采集位置处的各个第一超声波信号，以及分别与各个第一超声波信号对应的各个参考声波频率信号，其中，各个第一超声波信号由第一传感器分别对应各个包括预定时长的采集时间段，在多个采集位置分别采集，各个参考超声波信号由第二传感器分别对应各个采集时间段在预先确定的参考位置点采集；步骤202，基于各个第一超声波信号与对应的各个参考超声波信号之间的相位差，确定各个第一超声波信号之间的相位差；步骤203，根据各个第一超声波信号的相位差确定多个采集位置之间相对的各个第二超声波信号；步骤204，通过各个第二超声波信号，基于波束形成模型确定管道泄漏位置。

首先，在步骤201中，获取按照预定排列规则确定的多个采集位置处的各个第一超声波信号，以及分别与各个第一超声波信号对应的各个参考声波频率信号。

其中，各个第一超声波信号可以分别由第一传感器(如图1所示的第一传感器104)分别，在多个采集位置进行采集。可以理解，由于各个第一超声波信号不是同时采集的，因此，每次采集分别对应一个包括预定时长的采集时间段。具体的采集时间段的起始时间和第一传感器的移动时间相关，在本申请中，该移动时间对测量结果没有影响，在此不再赘述。在可选的实现方式中，上述多个采集位置可以位于同一平面内。多个采集位置的排列规则可以预先确定，例如，按照矩阵形式(如图1示出的阵列107)排列、按照由圆环状排列等等。进一步地，为了确保多个采集位置可以位于同一平面内，可以为第一传感器设置移动平台(如图1所示的移动平台106)。可以理解，在该移动平台足够平整的情况下，第一传感器在该移动平台上移动，也就是沿着与该移动平台移动，其所采集的各个超声波信号，是在与该采集平台相平行的平面上的超声波信号。且该与采集平台相平行的平面与该移动平台之间的距离为第一传感器的信号接收点与移动平台的垂直距离。

在通过第一传感器采集各个第一超声波信号的同时(对应各个第一超声信号的各个采集时间段)，还可以通过第二传感器(如图1中的第二传感器105)采集相应的参考超声波信号。在本实施例中，对第二传感器的所在的具体位置，即参考位置点并不作限定，其可以是预先确定的任意位置。参考位置点在第一传感器采集各个第一超声波信号的过程中保持不变。可以理解，参考超声波信号用以为各个第一传感器采集的第一超声波信号提供参考，因此，通过第二传感器采集各个参考超声波信号的时间段可以分别对应第一传感器的各个采集时间段。

值得说明的是，为了和环境噪声形成区分，降低干扰，可以根据气体管道的泄漏声压产生的声波频率来选择通过第一传感器、第二传感器测量的超声波信号。例如，泄漏孔处产生的声波频率在10～100KHz(千赫兹)之间，而能量主要分布在10～50KHz之间，通过检测，40KHz频率的超声波与环境噪声的能量差值最大，所以可以选用40KHz的超声信号作为检测信号。

步骤202，基于各个第一超声波信号与对应的各个参考超声波信号之间的相位差，确定各个第一超声波信号之间的相位差。

本领域技术人员可以理解，对于一个波，相位(phase)是用于描述讯号波形变化的度量。在任意位置，接收到的波信号都是按照一定的周期变化的。通过相位可以指示当前位置当前所接收到的波信号在循环中的状态，例如，是否在波峰、波谷或它们之间的某点。根据波的传播原理，在声场平稳的情况下，对于两个固定位置处的超声波信号，它们之间在相同时刻的相位差是不会随时间而改变的。也就是说，对位置A和位置B，在t₁时刻的相位差是φ，那么在t₂时刻、t₃时刻……只要声波存在，他们之间的相位差都是φ。

在本实施例中，第一超声波信号和同一采集时间段的参考超声波信号之间的相位差，就是相应采集位置和参考位置点的超声波信号的相位差。该相位差不随采集时长或采集起始时刻的变化而变化。而各个采集位置相互之间的超声波信号的相位差也不随时间变化而变化。由于第一传感器的数量远小于采集位置的数量，无法同时采集各个采集位置的超声波信号，所以利用参考位置的超声波信号作为参考，可以确定各个采集位置的超声波信号的相位差。举例而言，t₁时刻采集到采集位置A与参考位置Z的超声波信号相位差为φ₁，t₂时刻采集到采集位置B与参考位置Z的超声波信号相位差为φ₂，则对任意(如t₁时刻)时刻来说，采集位置B与参考位置Z的超声波信号相位差也为φ₂，该时刻采集位置A与采集位置B的相位差为φ₁-φ₂。这也是本申请提供的技术方案的主要思想所在。

如此，根据各个采集位置和参考位置超声波信号之间的相位差，可以确定各个第一超声波信号之间的相位差。为了数据处理的便利性，在一些实施例中，可以从各个第一超声波信号中选定一个第一超声波信号作为参考，确定出其他各个第一超声波信号和该第一超声波信号之间的相位差。

为了更清楚说明本申请的技术方案，请参考图3。图3示出的阵列假设是各个采集位置形成的阵列。如图3所示，以某个采集位置作为参考原点，

是信号源的坐标，r为信号源与阵列原点的距离，θ为信号源与阵列的方向角，

为信号源与阵列的俯仰角。

假设A_(m,n)为坐标为(m,n)点的阵元(采集位置)，x_(m,n)(t)为(m,n)点接收到的超声波信号，A_ref为参考传感器，x_ref(t)为参考传感器接收到的超声波信号，x_(m,n)(t)和x_ref(t)之间的延时为τ_(m,n)。可以理解，直接采集的超声波信号通常是随着时间变化的信号，也就是时域信号。分别对x_(m,n)(t)和x_ref(t)做傅里叶(Fourier)变换得到频域的声压值

和

即：

其中：

于是，A_(m,n)的信号x_(m,n)(t)和参考位置点的信号x_ref(t)的互功率谱Z(f)为：

式中，

为信号x_ref(t)的共轭谱。由上式可以看出：互功率谱它只与信号的频率f以及两信号的延时τ_(m,n)有关系，而与时刻无关。所以A_(m,n)的阵元与参考传感器的相位差

为：

本领域技术人员可以理解，两个超声波信号的互功率谱是可以计算或测量得到的，于是，由该式的原理可以确定阵元A_(m,n)与参考位置点接收到的超声波信号的相位差。以此类推，可以得到各个采集位置的第一超声波信号，与参考位置点的超声波信号的相位差。进一步地，假设坐标为(h,k)的采集位置B_(h,k)与参考位置点之间的相位差为

(其中，τ_(h,k)为B与参考位置点的信号延时)，则根据A_(m,n)与B_(h,k)的相位差

可以确定各个采集位置的第一超声波信号相互之间的相位差。为了减少数据处理量，可以将某个采集位置确定为坐标原点，如令B为坐标系原点B_(0,0)，则可以确定每个采集位置与坐标原点B的相位差。

然后，在步骤203中，根据各个第一超声波信号的相位差确定多个采集位置的各个第二超声波信号。

可以理解，超声波在某个传播位置的信号由其相位确定。我们假设坐标系原点接收到的信号为x_(0,0)(t)，则采集位置A_(m,n)接收到的时域信号可以表示为：

由此，可以确定各个采集位置用坐标原点的信号进行表示的超声波信号，在此称为各个第二超声波信号。

进一步地，步骤204，通过各个第二超声波信号，基于预先确定波束形成模型确定管道泄漏位置。

可以理解，管道泄漏位置也就是以上提及的各个超声波信号的波源位置。在步骤203中，确定了各个采集位置之间的相对产生波信号，在本步骤，主要解决由多个采集位置的超声波信号，确定波源位置的问题。上述的波束形成模型，例如可以是波束运算模型，也可以是计算机仿真模型，等等，在此不作限定。

为了更清楚说明本申请实施例方案的原理，这里通过示例方式给出将波束运算模型作为波束形成模型的例子进行说明。

本领域技术人员可以理解，超声波的传播方向不同，对各个采集位置的超声波信号的响应是不同的。以各个采集位置形成如图1中示出的阵列107的矩阵阵列为例，也就是说，该阵列107的各个阵元对超声波信号的响应与超声波103的传播方向是依赖于阵列107间几何结构(阵列阵元的分布位置等)而存在相互关联的。该关联特性主要体现在超声波信号的来波方向，以及由该来波方向产生的各阵元间接收同一周期的超声波信号的延时。另外，对于在一个局部均匀的介质里传播的平面波，可以不考虑衰减和噪声影响。此时，可以通过阵列流形矢量来描述来波方向与阵列的空间特征，该阵列的阵列流形矢量矩阵可以为：

其中，该阵列流行矢量矩阵中，以“O”对应位置为参考阵元。其中，各个元素中的τ_(i,j)表示相对于参考阵元的延时。τ_(i,j)与相应位置的方向角θ、俯仰角

相关。可以理解，波到达参考阵元处的延时为0，则对应位置的值为1。

同时，由步骤23可知，该阵列在t时刻采集到的信号矩阵为：

由于超声波传播的方向角θ、俯仰角

是未知的，如果对该阵列在t时刻采集到的信号矩阵进行角度补偿(该步骤可以通过计算机仿真模型实现，也可以通过运算模型实现)，可以得到超声波信号在不同补偿角度(0～360度)补偿下的能量(信号功率)输出为流行矢量矩阵的共轭矩阵与上述信号矩阵相乘，即：

进一步地，根据上述能量输出取最大值时，说明当前补偿角度与泄漏位置产生的超声波信号的传播方向一致，叠加出最大能量。上述输出的最大值为：

式中R为阵列输出X(t)的协方差矩阵，即：

R＝E[X(t)X^H(t)]。

由此，可以确定气体管道泄漏位置相对于参考阵元的方向角θ、俯仰角

根据满足P取最大值时的θ、

两个角度值，可以定位到气体管道泄漏位置。

在一个可能的实施例中，波束形成模型可以是计算机仿真模型。此时，可以将步骤203中得到的各个采集位置的各个第二超声波信号进行计算机仿真。当各个采集位置形成如图3所示的阵列时，由各个第二超声波信号形成的气体泄漏信号的空间功率谱如图4所示。通过搜索图4中的最大能量输出位置，便可以确定泄漏孔的位置。在图4中，峰值位置对应的角度即为泄漏孔在虚拟阵列的方向角θ及俯仰角

从图4可以得出，泄漏位置的角度坐标为(110°，30°)。在把图4的空间功率谱图的二维显示图与测量装置的光学图像融合的情况下，可以形成如图5所示的气体管道泄漏源的成像显示图。从图5中可以直观显示被测泄漏孔位置状态图。

回顾以上过程，通过在信号采集过程中，用第一传感器依次按照预定排列规则确定的多个采集位置处的第一超声波信号，并在对应的各个采集时间分别采集参考位置点的参考超声波信号。由于通过各个第一超声波信号与对应的各个参考超声波信号之间的相位差，可以确定各个第一超声波信号之间的相位差，从而确定多个采集位置之间相对的各个第二超声波信号，在得到各个第二超声波信号的基础上，利用预先确定的波束形成模型确定气体管道的泄漏位置，从而可以利用较少数量的传感器，保证数据采集的统一性，提高测量精度，增加系统的灵活性。总之，上述实施例提供的测量气体管道泄漏位置的方法、及系统可以提高对气体管道泄漏位置定位的有效性。

另一方面，本实施例还提供了测量气体管道泄漏位置的装置。请参考图6，示出了一个实施例的测量气体管道泄漏位置的装置600。该装置可以适用于如图1所示的测量气体管道泄漏位置的系统。该装置600包括：

信号获取单元601，配置为：获取按照预定排列规则确定的多个采集位置处的各个第一超声波信号，以及分别与各个第一超声波信号对应的各个参考声波频率信号，其中，各个第一超声波信号由第一传感器分别在多个采集位置进行采集，并对应各个包括预定时长的采集时间段，各个参考超声波信号由第二传感器分别对应各个采集时间段在预先确定的参考位置点采集；

相位差确定单元602，配置为：基于各个第一超声波信号与对应的各个参考超声波信号之间的相位差，确定各个第一超声波信号之间的相位差；

虚拟阵列信号确定单元603，配置为：根据各个第一超声波信号的相位差确定多个采集位置的各个第二超声波信号；

泄漏位置定位单元604，配置为：基于各个第二超声波信号，利用预先确定的波束形成模型确定管道泄漏位置。

值得说明的是，可为测量气体管道泄漏位置的装置为通过测量气体管道泄漏位置的方法获取的装置，由此，上文针对可测量气体管道泄漏位置的方法描述的特征与针对测量气体管道泄漏位置的特征相互对应，相互适应，在此不再赘述。

附图中的流程图和框图，图示了按照本申请各种实施例的装置、方法的可能实现的功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种测量气体管道泄漏位置的系统，其特征在于，所述系统包括：

第一传感器，用于依次置于按照预定排列规则确定的多个采集位置处，从而采集所述多个采集位置分别对应于各个采集时间段的各个第一超声波信号，其中，所述采集时间段包括预定时长；

第二传感器，置于预先确定的参考位置点，用于分别采集所述参考位置点对应于所述各个采集时间段接收到的各个参考超声波信号；

处理模块，与所述第一传感器和所述第二传感器连接，用于基于各个所述第一超声波信号与对应的各个所述参考超声波信号之间的相位差，确定各个所述第一超声波信号的相位差，从而根据各个所述第一超声波信号的相位差确定所述多个采集位置之间相对的各个第二超声波信号，并基于所述各个第二超声波信号，利用预先确定的波束形成模型确定气体管道的泄漏位置。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一传感器、所述第二传感器均为采集40千赫兹的超声波信号的传感器。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述多个采集位置位于同一平面。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述预定排列规则包括：

按照矩阵阵列形式排列；或者

按照同中心的圆环阵列形式排列。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述波束形成模型包括波束运算模型、计算机仿真模型中的一项。

6.一种测量气体管道泄漏位置的方法，其特征在于，所述方法包括：

获取按照预定排列规则确定的多个采集位置处的各个第一超声波信号，以及分别与各个第一超声波信号对应的各个参考超声波信号，其中，所述各个第一超声波信号由第一传感器分别在所述多个采集位置进行采集，并对应各个包括预定时长的采集时间段，所述各个参考超声波信号由第二传感器分别对应各个采集时间段在预先确定的参考位置点采集；

基于各个第一超声波信号与对应的各个所述参考超声波信号之间的相位差，确定各个第一超声波信号之间的相位差；

根据各个第一超声波信号的相位差确定所述多个采集位置之间相对的各个第二超声波信号；

基于所述各个第二超声波信号，利用预先确定的波束形成模型确定管道泄漏位置。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述多个采集位置包括第一位置，所述各个第一超声波信号包括在所述第一位置采集的第一信号，所述参考超声波信号包括与所述第一信号对应的第一参考信号；以及

所述基于各个第一超声波信号与对应的各个所述参考超声波信号之间的相位差，确定各个第一超声波信号的相位差包括：

将所述第一信号和所述第一参考信号分别经过傅里叶变化，转化成第一频域信号和第二频域信号；

根据所述第一频域信号和所述第二频域信号的互功率谱确定第一信号和第一参考信号的相位差。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述多个采集位置包括坐标为(m,n)的采集位置A_(m,n)，在坐标系原点(0，0)接收到的信号为x_(0,0)(t)的情况下，所述采集位置A_(m,n)的信号与时间t的关系为：

其中，

为采集位置A_(m,n)与坐标系原点(0，0)的相位差。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述多个采集位置形成矩阵阵列；以及，所述基于所述各个第二超声波信号，利用预先确定的波束形成模型确定管道泄漏位置包括：

利用所述各个第二超声波信号确定所述矩阵阵列的流形矢量矩阵，其中，所述流形矢量矩阵中的各个元素分别对应各个采集位置的导向矢量，所述导向矢量与所述矩阵阵列相对于所述泄漏位置的方向角和俯仰角相关；

对所述各个第二超声波信号按照采集位置的排列顺序形成的信号阵列进行角度补偿，确定所述泄漏位置产生的超声波的能量输出在不同角度补偿下的能量输出，得到能量输出矩阵，其中，所述能量输出矩阵通过所述流形矢量矩阵的共轭矩阵和所述信号阵列对应的信号矩阵相乘进行描述；

泄漏位置产生的超声波的能量输出经角度补偿的能量输出取最大值的情况下，基于所述能量输出矩阵、所述流形矢量矩阵、所述信号矩阵，确定所述矩阵阵列相对于所述泄漏位置的方向角和俯仰角，并根据所确定的方向角和俯仰角定位所述泄漏位置。

10.一种测量气体管道泄漏位置的装置，其特征在于，所述装置包括：

信号获取单元，配置为：获取按照预定排列规则确定的多个采集位置处的各个第一超声波信号，以及分别与各个第一超声波信号对应的各个参考超声波信号，其中，所述各个第一超声波信号由第一传感器分别在所述多个采集位置进行采集，并对应各个包括预定时长的采集时间段，所述各个参考超声波信号由第二传感器分别对应各个采集时间段在预先确定的参考位置点采集；

相位差确定单元，配置为：基于各个第一超声波信号与对应的各个所述参考超声波信号之间的相位差，确定各个第一超声波信号之间的相位差；

阵列信号确定单元，配置为：根据各个第一超声波信号的相位差确定所述多个采集位置的各个第二超声波信号；

泄漏位置定位单元，配置为：基于所述各个第二超声波信号，利用预先确定的波束形成模型确定管道泄漏位置。

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