气体泄漏检测是工业无损检测领域中重要的研究方向之一,具有重要的理论意义和经济价值。为了解决传统阵列由于阵列孔径受限,导致的角度分辨率不够无法进行气体泄漏成像定位的问题,提出了基于虚拟阵列的波束形成技术,能够实现成像气体泄漏检测及定位。文章首先分析了传统阵列信号模型和虚拟阵列的信号模型。虚拟阵列以分时扫描的形式采集气体泄漏信号,通过引入参考传感器与扫描传感器同时工作,然后计算参考信号及扫描信号的互功率谱来消除扫描间隔,达到与传统阵列一致的同步采集效果。采用虚拟阵列可以突破传统阵列阵型固定、阵列孔径受限的问题,为实现成像泄漏检测奠定了硬件基础。然后研究了基于虚拟阵列的CBF算法、MVDR算法和RCB算法,通过仿真实验模拟、比较和讨论了各种因素对定位方法性能的影响,包括阵元数目和阵元间距。仿真结果表明,阵元的数量应足够大以保持定位精度,并且应将半波长的距离设置为阵元间距,以避免伪峰干扰并提高定位分辨率。也通过仿真对比各个算法在相同条件下的定位性能,对比了各种算法的优劣。最后通过实际的气体泄漏实验,比较了不同算法的成像气体泄漏检测及定位性能。在实验室环境下,三种算法均能得到良好的定位结果,所得到的成像气体泄漏定位结果简单直观,有利于操作人员早发现早治理。接着为了验证提出方法的稳定性和精度,在同样的实验条件下进行了15次实验,结果表明,基于虚拟相控阵的气体泄漏定位方法的可以获得高精度的气体泄漏定位结果,并具有良好的稳定性。