方 超, 杨兆发, 杨 威

(安徽理工大学 电气与信息工程学院, 安徽 淮南 232001)

由于年限较长、地质沉降、化学腐蚀等原因，埋地输气管道经常发生穿孔泄漏而造成爆炸等重大安全事故，造成严重的生命财产损失。因此，对输气管道泄漏检测和精准定位技术的研究具有非常重要的意义。对于大多数埋入地下的输气管道，基于泄漏声波的泄漏点地表检测技术是当前研究的热点。埋地输气管道泄漏声波信号沿土壤介质传播衰减较大，信号幅值、频率均较低[1]，采集时极易受周围复杂环境噪声影响。特别是埋于城市周围的管道，通常存在交通噪声、工业噪声等强噪声干扰，造成采集的声波信号失真，影响后续信号处理，有必要对泄漏信号进行降噪处理。

埋地输气管道泄漏声波信号具有典型的非平稳性。小波分析[2]具有时频同时局部化能力，可以较好地刻画信号的非平稳性，常用于信号降噪。小波阈值(Wavelet Threshold, WT)是一种典型的降噪方法，但分解层数和小波基函数的选择对其降噪效果影响很大。2014年，DRAGOMIRETKIY等[3]提出变分模态分解算法(Variational Mode Decomposition, VMD)，通过迭代搜寻变分模型最优解来确定信号每个窄带本征模态分量(BIMF)的中心频率和带宽，可实现信号频域带的有效分离。该方法解决了经验模态分解(Empirical Mode Decomposition, EMD)方法的模态混叠、端点效应以及缺乏相关数学理论依据等缺点，同时具有更好的噪声鲁棒性和维纳滤波特性。在较强随机噪声干扰下，VMD去除高频噪声效果良好，但仍然会残留中低频段噪声。……