油气是国家的重要战略储备物资,管道输运在国防、工业及民生等多个领域有着广泛作用。在输运管道的长期使用过程中,由于其所处环境及人为因素的影响,管道壁会出现腐蚀、破裂而发生油气泄漏,导致火灾、爆炸、中毒等事故,造成巨大的经济损失和恶劣的环境效应。因此,如何快速高效的判断出管道泄漏点位置,对保证输运管道的正常运行有重要意义。声信号检测技术是一项新兴的热点检测技术,广泛应用于无损检测领域。如何利用泄漏产生的声场特性,检验并判断出管道泄漏点的位置,是声探测技术应用于管道泄漏探测的基础性研究内容。本文基于泄漏产生的声信号,对其产生机理及声源特性进行了研究,分析了声信号沿管道的传播特性及信号的时频特性,在理论上论证了声信号探测在管道泄漏应用的可行性及优越性。首先,本文分析了燃气管网的目标特性,将燃气管网简化为长直圆钢管;建立管道泄漏数学模型,利用流体力学基本原理,阐述了管道正常运行和泄漏时流场重要参数的变化规律;建立管道内外流场物理模型进行数值模拟,研究了泄漏时流场的基本特性,即泄漏发生时整个流场处于非稳定状态,泄漏孔流体速度以极短的时间达到临界音速,管内流体呈现一定梯度的压力降低,速度增大;揭示了流体泄漏时发声的原因,确定了声源的主要区域为:射流的强湍流区域和泄漏孔管壁附近流体。其次,根据流体发声的原理,对主要声源区域进行声类比分析,确定声源的基本类型为四极子声源和偶极子声源;建立声学仿真物理模型,并利用声学软件对泄漏后的声场进行数值计算,泄漏内外声场均是伴随着泄漏持续存在的随机声信号,具有很宽的频带范围,均有次声波产生;得出泄漏孔径、管道运行压力对声场的影响规律:泄漏孔径和运行压力的增大会使管道内声场强度升高,管道外声场强度随泄漏孔径的增大而升高。最后,基于声学传播理论,分析了管内声波的截止频率以及衰减规律,得到了距离和频率影响下的声波衰减曲线,并对工程上应用声探测技术提出了相应的参考指标;根据传播特性得到了远距离传播后声波的主要形式,并对泄漏声信号进行了模拟和加噪,通过小波变化对信号进行了去噪,分析了信号的奇异性和相关性,在此基础之上研究了管道泄漏的定位方法。本文基于新型的声探测技术,研究了燃气管道泄漏声信号探测机理,获得了声源特性及声传播特性,可以为声信号检测技术应用于管道泄漏检测提供理论基础和依据。