一种非介入式压电型气体管道泄漏次声波检测装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种非介入式压电型气体管道泄漏次声波检测装置，该装置包括：磁性基座，底座，保护壳，受力隔膜，加速度补偿块，压电晶体，电极，传导电路，集成电路放大器，信号输出端以及保护膜和套筒。本装置通过磁性基座与管壁的吸附作用固定安装于气体管道管壁外侧，通过感测气体管道泄漏时沿管内气体介质传播的次声波信号或沿管壁传播的次声波信号进行泄漏检测，具体过程为：磁性基座吸附在管壁上，保护壳旋紧使受力隔膜紧贴管壁，感测沿气体介质传播的次声波信号或沿管壁传播的次声波信号，通过与其连接的加速度补偿块加速补偿，进而使压电晶体产生电荷，经过电极引导流经传导电路和集成电路放大器，最后通过信号输出端输出信号。
【专利说明】一种非介入式压电型气体管道泄漏次声波检测装置
【技术领域】
[0001]本发明属于输气管道故障诊断与流动安全保障【技术领域】，尤其涉及一种非介入式压电型气体管道泄漏次声波检测装置。
【背景技术】
[0002]天然气管道的泄漏不仅造成能源浪费，对环境造成污染，还会危及人们的生命健康。特别是当气体管道中的气体为易燃、易爆或有毒气体时，能够及时、准确地发现泄漏是气体管道泄漏检测的关键问题。
[0003]现行的气体管道泄漏检测方法有质量/体积平衡法、应用统计法、负压波法、瞬态模型法、分布式光纤法和声波法等。但是这些方法包括现行的声波法采用的传感器多采用打孔安装的方式，这不仅影响流体流态，导致过程参量测量不准，还会引入由于焊接质量等原因引起的安全隐患。虽然有一些便携式非介入检测仪器在气体管道泄漏检测方面具有很好的灵敏度，但由于它们的检测距离有限，仪器使用易受风向、环境噪音等影响，因而得不到广泛的应用。
[0004]气体管道发生泄漏时，由于管内外压差和气体可压缩性使气体迅速冲出，管内压力骤降，产生一个冲击波信号，同时由于气体与管壁的摩擦产生声波信号，统称为泄漏信号，泄漏信号一方面沿管内气体介质传播，一方面沿管壁传播，由于信号中的高频部分衰减较快，不能远传，因此通过感测气体管道泄漏时沿管内气体介质传播的次声波信号或沿管壁传播的次声波信号进行泄漏检测是一种非介入式、可检测较长距离、又有较高检测灵敏度的气体管道泄漏检测方法，具有重大意义。
[0005]根据调研结果，现阶段国内外涉及气体管道泄漏声波检测的专利主要有:
[0006]美国专利US5117676公开了一种采用麦克风为感测元件的天然气管道泄漏检测系统；
[0007]美国专利US6389881公开了一种基于模式匹配滤波技术的实时管道泄漏声学检测方法和设备；
[0008]中国专利200720153848.3公开了一种介入式双传感器结构声波气体泄漏检测技术；
[0009]中国专利200610072879.6公开了一种基于分布式光纤声学传感技术检测管道泄漏的方法；
[0010]中国专利200710177617.0公开了一种基于压力信号和声波信号的泄漏检测定位技术；
[0011]现有的专利较少涉及非介入式检测，尚没有发现基于非介入式次声波传感器检测沿管道内部介质传播或沿管壁传播的泄漏声波信号的气体管道泄漏检测方面的专利。
【发明内容】
[0012]本发明的目的在于提供一种非介入式压电型气体管道泄漏次声波检测装置，旨在实现一种非介入式、可检测较长距离、又有较高检测灵敏度的气体管道泄漏检测方法。
[0013]为达到上述目的，本发明的技术方案如下:
[0014]一种非介入式压电型气体管道泄漏次声波检测装置，由磁性基座，底座，保护壳，受力隔膜，加速度补偿块，压电晶体，电极，传导电路，集成电路放大器，信号输出端以及保护膜和套筒组成。磁性基座带有磁性可以吸附在输气管道壁面外侧，底座可以固定支撑装置；保护壳对加速度补偿块，压电晶体，电极，传导电路，集成电路放大器，保护膜和套筒进行保护，与底座采用螺纹进给配合方式，保护壳可以旋紧；受力隔膜连接于保护壳上，具有良好的敏感性和振动特性，沿管内气体介质传播的次声波信号或沿管壁传播的次声波信号使受力隔膜产生振动位移，安装时需要通过旋紧保护壳使其紧贴输气管道管壁外侧；加速度补偿块位于压电晶体的上下两侧，与受力隔膜接触的加速度补偿块将其振动位移转换为振动加速度作用于压电晶体；压电晶体对振动加速度敏感，感测加速度补偿块传递来的受力隔膜振动加速度从而产生变形，进而产生电荷积聚；压电晶体产生的电荷经过电极引导产生电流，流经传导电路和集成电路放大器，电流经过放大通过信号输出端输出；套筒和保护膜对压电晶体和加速度补偿块起到固定支撑和保护作用，同时对压电晶体起到绝缘作用。
[0015]该装置安装时随保护壳的旋紧，受力隔膜逐渐靠近管道外壁，直至螺纹全部旋进使得保护壳贴紧底座，从而使受力隔膜贴紧管道外壁。在保护壳的旋进过程中，信号输出端的示数始终为零。
[0016]该装置通过磁性基座吸附固定安装于气体管道管壁外侧，通过感测气体管道泄漏时沿管内气体介质传播的次声波信号或沿管壁传播的次声波信号进行泄漏检测，二者可以选择其一进行检测，也可以同时检测，具体工作过程为:磁性基座吸附在管壁上，保护壳旋紧使受力隔膜紧贴管壁，感测沿气体介质传播的次声波信号或沿管壁传播的次声波信号，产生振动位移，使与其接触的加速度补偿块产生振动加速度，进而使压电晶体产生变形从而产生电荷，通过电极引导，传导电路传输和集成电路放大器放大，最后通过信号输出端输出信号。
[0017]本发明提供的气体管道泄漏次声波检测装置，通过感测气体管道泄漏时沿管内气体介质传播的次声波信号或沿管壁传播的次声波信号进行泄漏检测，避免了在管道上打孔安装，从而不影响现行管道的运行和流动状况，填补了现阶段非介入式次声波传感器的空白。本发明结构简单，安装方便，灵敏度高，便于维修，提高了声波法泄漏检测技术的适用性。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是本发明一种非介入式压电型气体管道泄漏次声波检测装置的结构原理图，图中，1.磁性基座，2.底座，3.保护壳，4.受力隔膜，5.加速度补偿块，6.压电晶体，7.电极，8.传导电路，9.集成电路放大器，10.信号输出端，11.套筒，12.保护膜，13.螺纹，
14.管壁外侧。
【具体实施方式】
[0019]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面参照附图对本发明进行进一步详细说明。
[0020]如图1所示，一种非介入式压电型气体管道泄漏次声波检测装置，包括磁性基座(1)，底座(2)，保护壳(3)，受力隔膜(4)，加速度补偿块(5)，压电晶体(6)，电极(7)，传导电路(8)，集成电路放大器(9)，信号输出端(10)以及套筒(11)和保护膜(12)。磁性基座
(I)带有磁性可以吸附在输气管道壁面(14)外侧，底座(2)可以固定支撑装置；保护壳(3)对加速度补偿块(5)，压电晶体(6)，电极(7)，传导电路(8)，集成电路放大器(9)，保护膜
(II)和套筒(12)进行保护，与底座采用螺纹进给(13)配合方式，保护壳(3)可以旋紧；受力隔膜(4)连接于保护壳(3)上，具有良好的敏感性和振动特性，沿管内气体介质传播的次声波信号或沿管壁传播的次声波信号使受力隔膜(4)产生振动位移，安装时需要通过旋紧保护壳(3)使其紧贴输气管道管壁外侧(14);加速度补偿块(5)位于压电晶体(6)的上下两侦牝与受力隔膜(4)接触的加速度补偿块(5)将其(4)振动位移转换为振动加速度作用于压电晶体(6 );压电晶体(6 )对振动加速度敏感，感测加速度补偿块(5 )传递来的受力隔膜(4 )振动加速度从而产生变形，进而产生电荷积聚；压电晶体(6)产生的电荷经过电极(7)引导产生电流，流经传导电路(8)和集成电路放大器(9)，电流经过放大通过信号输出端(10)输出；套筒(11)和保护膜(12)对压电晶体(6)和加速度补偿块(5)起到固定支撑和保护作用，同时对压电晶体(6)起到绝缘作用。
[0021]该装置安装时随保护壳(3)的旋紧，受力隔膜(4)逐渐靠近管道外壁(14)，直至螺纹(3)全部旋进使得保护壳(3)贴紧底座(2)，从而使受力隔膜(4)贴紧管道外壁(14)。在保护壳(3)的旋进过程中，信号输出端(10)的示数始终为零。
[0022]该装置通过磁性基座(I)吸附固定安装于气体管道管壁外侧(14)，通过感测气体管道泄漏时沿管内气体介质传播的次声波信号或沿管壁传播的次声波信号进行泄漏检测，二者可以选择其一进行检测，也可以同时检测，具体工作过程为:磁性基座(I)吸附在管壁
(14)上，保护壳(3)旋紧使受力隔膜(4)紧贴管壁(14)，感测沿气体介质传播的次声波信号或沿管壁传播的次声波信号，使与其接触的加速度补偿块(5 )产生振动加速度，进而使压电晶体(6)产生变形从而产生电荷，通过电极(7)引导，传导电路(8)传输和集成电路放大器(9 )放大信号，最后通过信号输出端(10 )输出信号。
【权利要求】
1.一种非介入式压电型气体管道泄漏次声波检测装置，由磁性基座，底座，保护壳，受力隔膜，加速度补偿块，压电晶体，电极，传导电路，集成电路放大器，信号输出端以及保护膜和套筒组成，该装置用于输气管道泄漏检测，其特征在于:感测气体管道泄漏时沿管内气体介质传播的次声波信号或沿管壁传播的次声波信号，二者可以选择其一进行检测，也可以同时检测。
2.如权利要求1所述的非介入式压电型气体管道泄漏次声波检测装置，其特征在于，磁性基座带有磁性可以吸附在输气管道壁面外侧，底座可以固定支撑装置。
3.如权利要求1所述的非介入式压电型气体管道泄漏次声波检测装置，其特征在于，保护壳对加速度补偿块，压电晶体，电极，传导电路，集成电路放大器，保护膜和套筒进行保护，与底座采用螺纹进给配合方式，保护壳可以旋紧。
4.如权利要求1所述的非介入式压电型气体管道泄漏次声波检测装置，其特征在于，受力隔膜连接于保护壳上，具有良好的敏感性和振动特性，沿管内气体介质传播的次声波信号或沿管壁传播的次声波信号使受力隔膜产生振动位移，安装时需要通过旋紧保护壳使其紧贴输气管道管壁外侧。
5.如权利要求1所述的非介入式压电型气体管道泄漏次声波检测装置，其特征在于，加速度补偿块位于压电晶体的上下两侧，与受力隔膜接触的加速度补偿块将其振动位移转化为振动加速度作用于压电晶体。
6.如权利要求1所述的非介入式压电型气体管道泄漏次声波检测装置，其特征在于，压电晶体对振动加速度敏感，感测加速度补偿块传递来的受力隔膜振动加速度从而产生变形，进而产生电荷积聚。
7.如权利要求1所述的非介入式压电型气体管道泄漏次声波检测装置，其特征在于，压电晶体产生的电荷经过电极引导产生电流，流经传导电路和集成电路放大器，电流经过放大通过信号输出端输出。
8.如权利要求1所述的非介入式压电型气体管道泄漏次声波检测装置，其特征在于，套筒和保护膜对压电晶体和加速度补偿块起到固定支撑和保护作用同时对压电晶体起到绝缘作用。
9.如权利要求3所述的非介入式压电型气体管道泄漏次声波检测装置，其特征在于，该装置安装时随保护壳的旋紧，受力隔膜逐渐靠近管道外壁，直至螺纹全部旋进使得保护壳贴紧底座，从而使受力隔膜贴紧管道外壁。
10.如权利要求9所述的非介入式压电型气体管道泄漏次声波检测装置，其特征在于，在保护壳的旋进过程中，信号输出端的示数始终为零。
【文档编号】F17D5/06GK103672416SQ201310656020
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月6日 优先权日:2013年12月6日
【发明者】刘翠伟, 李雪洁, 李玉星, 孟令雅, 钱昊铖, 曹鹏飞, 刘光晓 申请人:中国石油大学(华东)