听漏仪工作原理：声波传播衰减模型与漏点定位精度影响因素

听漏仪通过采集管道泄漏产生的声波振动信号实现漏点定位，是供水管网漏损控制（NRW）的核心设备。本文解析被动声学法、相关分析法、主动声学法、气体追踪法四类技术原理，重点阐述声波在管道与土壤中的指数衰减模型 \(\boldsymbol{A(L)=A_0·e^{(-αL)}}\)：衰减系数受管道材质（球墨铸铁与钢管远小于 PE/PVC）、声波频率（低频衰减慢）、覆土深度（埋深增加会加大土壤对声波的吸收衰减）三大因素影响。核心指标涵盖频率范围、增益、定位误差、拾音器 IP 等级；结合行业实操经验将漏声信号按强度分为正常、关注、异常、严重四级判定阈值。文中给出市政供水、生活小区、工业循环水、热力管网四类场景的检测流程，并列举市面两类智能数字听漏仪作为设备选型参考，可为水务从业者提供从原理到落地的全流程指南。

一、为什么这项技术很重要

听漏仪是供水管网漏损检测领域的核心设备，通过采集管道泄漏产生的声波振动信号实现漏点定位，其检测准确性直接决定管网漏损控制效果。我国部分老旧城区管网老化严重，漏损问题突出，管网漏损会造成大量水资源浪费与经济损失。因此，深入理解听漏仪的声波传播衰减规律、掌握漏点定位精度影响因素，已成为水务行业降低管网漏损率（NRW）、提升水资源利用效率的核心课题。本文旨在提供一份技术指南，覆盖原理解析、指标判定、场景应用全流程，为水务从业者的设备选型与实操提供参考。

1.1 技术应用中的典型问题

当前管网检漏工作中普遍存在三类共性痛点，直接影响检漏效率与定位精度： 第一，经验依赖度高。多数基层检漏人员仍依靠 “听音辨位” 的传统经验判断漏点，对不同材质、管径、埋深管道的声波传播特性认知不足，容易出现误判，尤其在 PE、PVC 等非金属管道检测中误判问题更为突出。 第二，场景适配性不足。多数从业人员未根据管道参数选择对应检测模式，针对 DN50‑DN2000 全管径范围、0.1‑1.6MPa 不同工作压力、0.5‑5m 不同覆土深度的管网，采用统一的参数设置，导致微弱漏声信号被环境噪声掩盖。 第三，标准化程度低。未严格执行 CJ/T 525‑2018《供水管网漏水检测听漏仪》与 CJJ 92‑2016《城镇供水管网漏损控制及评定标准》的相关要求，检测流程不规范、数据记录不完整，漏点复核工作落实不到位。

1.2 技术不过关造成的后果

听漏技术应用不规范、定位精度不足将引发四类严重后果： 一是水资源浪费加剧。管网漏点会持续产生水量流失，漏点发现越晚，水量损失越大，造成水资源无谓消耗。 二是无效开挖成本高。漏点定位误差越大，开挖修复成本越高，若定位偏差过大，甚至需要大面积破除路面，市政道路开挖修复成本会显著上升，同时还会造成交通拥堵、民生投诉等次生问题。 三是管网运行风险提升。未及时发现的隐性漏点会逐步扩大，最终引发管网爆管，爆管会造成片区停水，影响居民与工商业正常用水。 四是漏损控制考核不达标。根据 CJJ 92‑2016，城镇供水管网设置两级基础漏损率指标，一级 10%、二级 12%，指标还需要结合抄表到户比例、管长、出厂压力、冻土深度做修正计算浙江省政府。若检漏精度不足造成漏损率超标，地方水务部门将面临考核方面的风险。

1.3 理解这项技术的必要性

掌握听漏仪的声波传播衰减模型与定位精度影响因素，是实现精准检漏的核心前提： 首先，能够大幅提升检漏效率。充分掌握声波衰减规律后，检漏人员的检测效率、漏点检出能力均可得到改善，漏点定位误差可控制在标准允许范围内，满足 CJ/T 525‑2018 的精度要求。 其次，能够实现不同场景的精准适配。针对球墨铸铁管、PE 管、PVC 管等不同材质，DN50 到 DN2000 不同管径，0.5‑5m 不同覆土深度的管网，可针对性调整检测参数，降低经验判断带来的误判。 *，能够支撑漏损控制体系的标准化建设。基于技术原理制定规范的检测流程，可有效提升漏点检出率，助力管网漏损率达到*相关标准要求。

二、技术分类与核心原理

上一章我们明确了听漏技术在管网漏损控制中的核心价值，然而要实现精准的漏点定位，首先需要厘清听漏技术的分类、核心原理，尤其是声波在管道中的传播衰减规律，这是设备选型与实操应用的核心基础。当前主流的听漏技术可分为四类：被动声学法、相关分析法、主动声学法、气体追踪法，不同技术的适用场景与定位精度存在显著差异。

2.1 主流听漏技术分类与原理

2.1.1 被动声学法

原理剖析：被动声学法是*的听漏技术，如同用听诊器为管道做 "听诊"，通过拾音器直接采集管道泄漏产生的声波振动信号，经过滤波放大后传输至操作人员的耳机或显示单元。漏点产生的声波属于连续稳态振动信号，与环境中的随机噪声（车辆振动、人员活动、水流冲击阀门等）存在明显的频率差异，通过滤波处理即可区分真实漏声与干扰噪声。

实战意义：被动声学法的优势在于设备成本低、操作便捷，适合小范围漏点排查、定点复核等场景，尤其适合 DN50‑DN200 的小区支管、消防管道检测。但该方法高度依赖操作人员的经验，在环境噪声大、覆土深度超过 2m、非金属管道检测场景下检出效果较差，定位偏差更容易增大，仅适合作为初步筛查手段。

2.1.2 相关分析法

原理剖析：相关分析法是当前主流的精准定位技术，其核心原理是在疑似漏点管段的两端分别布置拾音器，同步采集漏声信号，通过计算两个拾音器接收到漏声信号的时间差\(\Delta t\)，结合声波在对应管道中的传播速度v，即可计算出漏点距离其中一个拾音器的距离：

漏点距离计算公式为：\(\boldsymbol{L = v × \Delta t ÷ 2}\)

其中L为漏点与近端拾音器的距离，v为声波在管道中的传播速度（与管道材质、管径、介质温度相关，球墨铸铁管中约为 1200‑1500m/s，PE 管中约为 300‑500m/s），\(\Delta t\)为两个拾音器的信号时差。

实战意义：相关分析法的优势在于定位精度高、抗干扰能力强，受操作人员经验影响小，在市政主干管、大管径管道检测中可以实现较高定位水平。但该方法需要提前掌握管道的走向、长度、材质等基础参数，若管道资料缺失，应用难度较大；同时对于超长线管段，信号衰减严重，需增加中间测点提升检测精度。

2.1.3 主动声学法

原理剖析：主动声学法是针对非金属管道、漏声微弱场景的补充检测技术，通过向管道内施加特定频率的声波信号，声波在管道中传播时，遇到漏点会产生信号衰减或反射，通过分析接收端的信号变化即可判断漏点位置。该技术本质是管道的 “声学 CT 扫描”，不受管道内水流噪声的影响。

实战意义：主动声学法的优势在于适合 PE、PVC 等非金属管道，以及低压、小漏量场景的检测，弥补了被动声学法在非金属管道检测中的不足。但该方法往往需要关闭对应管段的阀门，对管网正常运行有一定影响，通常作为被动声学与相关分析法的补充技术，不适合大规模管网普查。

2.1.4 气体追踪法

原理剖析：气体追踪法是针对埋深较大、漏量极小的疑难漏点的检测技术，通过向管道内注入一定比例的氢气与氮气混合气体（氢气占比 5%，属于安全不可燃范围），气体从漏点溢出后会沿土壤缝隙扩散至地面，通过氢气传感器检测地面的氢气浓度，浓度*的位置即为漏点位置。

实战意义：气体追踪法的优势在于不受管道材质、埋深、环境噪声的影响，对深埋管道、微小漏点具备较好检出能力。但该方法操作流程复杂，需要关闭管段阀门、注入气体，检测周期长，通常仅用于疑难漏点的最终定位。

2.2 声波传播衰减核心模型

漏点产生的声波在管道内与土壤中传播时，会随着传播距离的增加出现幅值衰减，这是影响漏点定位精度的核心因素，其衰减规律符合指数衰减模型：

\(\boldsymbol{A(L) = A_0 × e^{(-αL)}}\)

其中\(A(L)\)为传播距离L处的声压幅值，\(A_0\)为漏点处的初始声压幅值，\(α\)为声波衰减系数，L为声波传播距离。

衰减系数\(α\)是该模型的核心参数，主要受三类因素影响： 第一，管道材质。不同材质的管道声波衰减系数差异极大，球墨铸铁管、钢管等金属管道的衰减系数小，声波可传播较远距离；PVC、PE 等非金属管道衰减系数更大，声波传播距离明显缩短，且高频信号衰减速度远快于低频信号，因此 PE 管检测需要重点采集 100‑1000Hz 的低频信号。 第二，声波频率。同一材质管道中，声波频率越高，衰减速度越快。因此大管径、长距离管道检测应优先采集低频信号，小管径、短距离管道可采集高频信号提升分辨率。 第三，管道与覆土条件。管径越大、工作压力越高，漏点产生的初始声压幅值\(A_0\)越大，信号传播距离越远；覆土深度越深，土壤对声波的吸收越强，衰减越显著。土壤衰减受土质密实度、含水率多重条件共同影响，不存在固定的每米声压降定值。

三、技术指标与判定标准

上一章我们解析了听漏技术的核心原理与声波衰减模型，然而面对市场上不同型号的听漏仪，如何判断其性能是否满足实际需求，需要明确核心技术指标的含义与判定标准，严格遵循 CJ/T 525‑2018 等行业规范的要求。

3.1 核心技术指标含义

听漏仪的核心技术指标可分为三类，分别对应检测灵敏度、定位精度、环境适配性： 第一，声学性能指标，包括频率范围、增益调节范围、灵敏度。频率范围决定了设备可采集的信号频段，金属管道检测通常需要覆盖 100‑4000Hz 频段，PE/PVC 非金属管道检测需要覆盖 20‑6000Hz 频段；增益调节范围决定了设备对微弱信号的放大能力；灵敏度决定了设备可采集的最小声压信号。 第二，定位性能指标，包括相关分析精度、*检测距离、定位误差。相关分析精度决定了时差计算的准确性；*检测距离对应不同材质管道的*可检测管段长度；定位误差需符合 CJ/T 525‑2018 的产品要求，实际现场误差还受管道条件、环境噪声影响。 第三，环境适配性指标，包括拾音器 IP 等级、工作温度范围、续航时间。拾音器需要直接接触地面或管道，应具备足够防尘防水等级，适应雨天、泥泞等恶劣工况；工作温度范围应覆盖‑10℃到 50℃，满足不同地域的四季检测需求；续航时间应满足全天野外作业需求。

3.2 信号判定阈值

结合 CJ/T 525‑2018 产品标准与行业现场实操经验，漏声信号的判定可分为四级，各级对应的特征与处理建议如下：

表格

备注：该阈值为现场实操参考，不同土壤、埋深、管径条件下，实际判读需要结合频谱、压力联动综合判断，不可直接当作设备标准强制阈值。

3.3 技术参数识别要点

从业人员在查看听漏仪参数时，应重点关注三类核心参数，避免被非核心宣传指标误导： 第一，优先关注频率范围而非*增益。增益可通过放大电路提升，但频率范围由拾音器的硬件特性决定，若设备频率范围未覆盖 PE 管的低频信号区间，即使增益再高也无法采集到有效漏声信号。 第二，优先关注定位误差而非*检测距离。*检测距离通常是在理想工况下（金属管道、无干扰、大漏量）的测试值，实际应用中会大幅降低，而定位误差是设备的核心性能指标，直接决定开挖成本。 第三，优先关注拾音器 IP 等级而非控制单元的附加功能。拾音器是直接接触恶劣工况的核心部件，拾音器防护等级决定野外工况适应能力；而控制单元的触屏、智能交互等附加功能对检测精度无直接影响，可根据预算选择。

四、实际应用指南

上一章我们明确了听漏仪的技术指标与判定标准，然而在实际应用中，不同场景的管网参数差异极大，需要针对性调整检测策略与参数设置，才能实现*的检测效果。

4.1 不同场景的检测方法

4.1.1 市政供水管网场景

市政供水管网的典型参数为：管径 DN200‑DN2000，材质以球墨铸铁管、钢管为主，工作压力 0.3‑1.6MPa，覆土深度 1‑3m，环境噪声较大。

该场景的检测流程为：

1. 前期资料收集：整理待测管段的走向、长度、材质、管径、埋深等基础参数，标注阀门、弯头、三通等附件位置，排除水流干扰源。
2. 初步筛查：采用被动声学法沿管段走向逐点检测，筛选出信号异常的管段。
3. 精准定位：在异常管段的两端布置拾音器，采用相关分析法计算漏点位置；若管段长度偏大，合理增设测点。
4. 复核验证：在计算得到的漏点位置附近采用被动声学法多点复核，确认信号*的位置即为最终漏点。

选型参考：市面部分数字听漏仪，频率范围覆盖金属管道漏声频段，具备滤波降噪、高防护拾音器、检测数据存储功能，可适配市政野外管网普查作业。

4.1.2 生活小区管网场景

生活小区管网的典型参数为：管径 DN50‑DN200，材质以 PE、PVC 管为主，工作压力 0.1‑0.6MPa，覆土深度 0.5‑2m，环境噪声白天较大，夜间较小。

该场景的检测流程为：

1. 检测时间选择：优先选择凌晨 2:00‑4:00 的低噪声时段，此时小区内人员活动、车辆通行基本停止，环境噪声可明显降低，大幅提升微弱信号的检出率。
2. 重点区域筛查：优先检测消防管道、二次供水管道、管道接驳处、沉降区域等漏点高发位置，采用被动声学法逐点检测。
3. 精准定位：若管道资料齐全，采用相关分析法定位；若管道资料缺失，采用网格布点法，在疑似漏点区域加密布置测点，找到信号*的位置。

选型参考：市面部分数字听漏仪，具备宽频采集能力，适配 PE、PVC 非金属管道，拾音器防护等级高，支持蓝牙 APP 测点标记，适合小区管网检测作业。

4.1.3 工业循环水管网场景

工业循环水管网的典型参数为：管径 DN100‑DN1000，材质以钢管、PVC 管为主，工作压力 0.2‑1.0MPa，覆土深度 0.5‑2m，管道内水流噪声大。

该场景的检测流程为：

1. 干扰排除：检测前关闭不必要的用水设备，稳定管道压力，排除水泵、阀门的水流干扰。
2. 信号采集：合理设置采集频段，过滤水泵产生的噪声，若漏声信号被掩盖，可采用主动声学法辅助检测。
3. 漏点复核：定位到疑似漏点后，对比正常管段的信号特征，排除管道振动、设备共振等干扰。

4.1.4 热力管网场景

热力管网的典型参数为：管径 DN50‑DN800，材质以钢管、预制保温管为主，工作压力 0.2‑1.6MPa，介质温度 40‑120℃，埋深 1‑3m。

该场景的检测流程为：

1. 参数校准：由于声波传播速度受介质温度影响，检测前需根据热水温度校准声速参数，避免时差计算误差。
2. 保温层穿透：若管道有保温层，需将拾音器放置在管道暴露的位置（如阀门井、补偿器位置），或采用加长探杆穿透保温层接触管道。
3. 时段选择：优先选择供暖间歇期或夜间低负荷时段检测，降低水流噪声干扰。

4.2 常见问题与处理方法

实际检测中常遇到三类共性问题，可采用对应方法解决： 第一，环境噪声大。若检测区域靠近主干道、施工场地，环境噪声偏高，可采用三类降噪措施：一是调整检测时间至夜间低噪声时段；二是开启设备的数字滤波功能，过滤与漏声频率不符的干扰信号；三是采用相关分析法，利用两个拾音器的信号相关性过滤随机噪声。

第二，信号微弱无法识别。若漏量小、埋深大、PE 管道导致信号微弱，可采用三类方法提升信号强度：一是合理调高设备增益；二是缩短拾音器的布置间距；三是采用主动声学法或气体追踪法辅助检测。

第三，管道资料缺失。若没有管道走向、长度等基础资料，无法采用相关分析法，可采用网格布点法，沿管道可能的走向按合适间隔逐点检测，结合区域水压变化、地面湿润痕迹等线索缩小检测范围。

4.3 实战技巧与经验总结

基于行业多年的实操经验，总结三类可直接复用的实战技巧： 第一，多参数交叉验证。定位漏点时，需同时参考信号强度、频率特征、压力相关性三个参数，多个维度同时符合漏点特征时，才可确认漏点，避免误判。 第二，同类管段信号对比。检测时先采集正常管段的信号作为基准，对比异常管段的信号差异，可有效排除阀门、弯头的水流干扰，提升检出率。 第三，数据完整记录。每次检测需完整记录测点位置、信号强度、频率特征、管网参数等信息，建立管网检测数据库，长期积累可形成不同场景的信号特征库，大幅提升检测效率。

五、常见问题解答 FAQ

Q1：不同管道材质的漏声频率有什么差异？对应的判定阈值如何？

A：不同材质管道的漏声频率差异主要由声波衰减特性决定：球墨铸铁管、钢管等金属管道的高频信号衰减小，漏声频率主要集中在 1000‑4000Hz；PVC 管的漏声频率主要集中在 500‑2000Hz；PE 管的高频信号衰减快，漏声频率主要集中在 100‑1000Hz。

实操参考阈值： ‑ 正常：＜10dB，仅存在随机噪声 ‑ 关注：10~30dB，连续弱信号与压力波动同步 ‑ 异常：30~50dB，信号频率匹配对应材质的漏声特征 ‑ 严重：≥50dB，信号强度高，伴随明显振动

操作建议：金属管道检测优先选择 1000‑4000Hz 频段，PE 管道检测优先选择 100‑1000Hz 频段，可有效提升信号信噪比。

提示：阈值仅作为现场参考，需结合现场工况综合研判，不等同于行业标准强制指标。

Q2：相关分析法与被动听漏法应如何选择？

A：两类方法的适用场景差异明显，选择时可参考三个维度： 一是管网资料完备度：若有完整的管道走向、长度、材质资料，优先选择相关分析法，定位精度更高；若资料缺失，只能采用被动听漏法初步筛查。 二是检测场景：市政主干管、大管径长距离管道优先选择相关分析法，小区支管、小范围漏点排查可采用被动听漏法。 三是环境噪声水平：环境噪声偏高的区域，优先选择相关分析法，抗干扰能力更强；低噪声区域可采用被动听漏法，操作更便捷。

*实践是将两类方法结合使用，先用被动听漏法筛查出异常管段，再用相关分析法精准定位，兼顾效率与精度。

Q3：智能数字听漏仪相比传统模拟听漏仪有哪些核心优势？

A：智能数字听漏仪相比传统模拟听漏仪的核心优势体现在三个方面： 一是检测精度更高：宽频采集可以覆盖 PE、PVC 等非金属管道的低频信号，数字滤波功能可有效过滤干扰噪声，提升漏点检出能力，定位误差可满足 CJ/T 525‑2018 的精度要求。 二是操作更便捷：支持蓝牙连接手机 APP，可直接在地图上标记测点位置与信号强度，辅助检测记录，提升检测效率。 三是环境适应性更强：拾音器具备高防尘防水等级，可适应雨天、泥泞等恶劣工况，续航满足全天野外作业，适合小区物业、水务公司、热力公司等多场景的检漏需求。

Q4：覆土深度超过 3m 的深埋管道应如何检测？

A：覆土深度超过 3m 的深埋管道，声波经过土壤吸收后信号衰减严重，可采用三类方法提升检出率： 一是采用高灵敏度拾音器，增益调整至合适档位，优先采集 100‑1000Hz 的低频信号，降低衰减影响。 二是采用相关分析法，适度缩短两个拾音器的布设间距，改善信号质量。 三是若以上方法仍无法检出，可采用气体追踪法，向管道内注入氢氮混合气体，通过检测地面氢气浓度定位漏点，该方法对深埋微小漏点具备较好检出效果。