一种基于混沌理论的输油管路泄漏监测系统的制作方法_2

文档序号:9783696阅读:来源:国知局
相输入端连接,第一乘法器U2的引脚3同时与第九运算 放大器0P9的输出端连接,第二乘法器U3的引脚3与第五运算放大器0P5的输出端连接。
[0018] 按上述方案,所述电源模块包括串联而成的电源VI、电源V2,电源VI、电源V2为整 个混沌检测电路模块供电,第一至第九运算放大器0P1~0P9的J1、J2端分别连接电源模块 的Jl、J2端,第一乘法器U2、第二乘法器U3的引脚8接至电源模块的J1端,第一乘法器U2、第 二乘法器U3的引脚5接至电源模块的J2端。
[0019] 按上述方案,所述输出模块为示波器。
[0020] 本发明由于采用了上述技术方案,具有如下优点:
[0021] 1、利用非线性系统的混沌动力学行为对系统中的交叉耦合项具有绝对依赖性和 敏感性,交叉耦合项的扰动将对系统的混沌行为产生巨大的改变,从而导致系统的混沌吸 引子产生轨道跃迀,发生剧烈变化的特点,提出了基于混沌理论的输油管道泄漏检测方法, 为混沌对弱信号的监测开辟了新的方向;
[0022] 2、油料泄漏检测模块由电容元件组成,而不是由电阻元件组成,克服由于油液不 导电特性,油液泄漏电阻无穷大,油料泄漏检测模块不能有效检测泄漏的缺陷;另一方面, 油料泄漏检测模块选用具有弱磁性和渗透孔的电容结构,进一步缩短检测时间,提高检测 效率。
【附图说明】
[0023]图1是本发明基于混沌理论的输油管路泄漏监测系统的结构框图;
[0024] 图2是油料泄漏检测模块中带有渗透孔和弱磁性的极板骨架的结构示意图;
[0025] 图3是油料泄漏检测模块中带有渗透孔的锡箱纸的结构示意图;
[0026] 图4是油料泄漏检测模块中带凸耳结构的电容两极的结构示意图;
[0027] 图5是油料泄漏检测模块的整体截面图;
[0028] 图6是混沌检测电路模块中参数调节电路的电路图;
[0029] 图7是混沌检测电路模块中检测传感器电路的电路图;
[0030] 图8是混沌检测电路模块在敏感单元电路的电路图;
[0031 ]图9是实施例输油管道泄漏检测示意图;
[0032] 图10是Rv为8.7kΩ时系统混沌吸引子的状态图;
[0033] 图11是Rv为8.71kΩ时系统混沌吸引子的状态图;
[0034]图12是没有发生泄漏时混沌检测电路吸引子图的状态图;
[0035] 图13是泄漏后1分钟时混沌检测电路吸引子图的状态图;
[0036] 图14是泄漏后3分钟时混沌检测电路吸引子图的状态图;
[0037] 图15是泄漏后6分钟时混沌检测电路吸引子图的状态图;
[0038] 图16是泄漏后9分钟时混沌检测电路吸引子图的状态图;
[0039]图17是泄漏后12分钟时混沌检测电路吸引子图的状态图。
【具体实施方式】
[0040] 以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。
[0041] 如图1所示,本发明所述的基于混沌理论的输油管路泄漏监测系统,包括油料泄漏 检测模块1、电源模块2、输出模块3、接头信号传输线附件4和混沌检测电路模块5,电源模块 2用于向混沌检测电路模块5提供外部电源;油料泄漏检测模块1用于检测油气是否发生泄 漏,若油料发生泄漏,油料泄漏检测模块1产生电信号(电容发生变化)影响混沌检测电路模 块5,从而使混沌检测电路模块5的混沌吸引子发生变化;混沌检测电路模块5用于检测电路 参数是否发生变化,并将产生的混沌吸引子输出至输出模块3;输出模块3用于显示混沌检 测电路模块5的混沌吸引子变化情况;接头信号传输线附件4用于电源模块2、混沌检测电路 模块5、油料泄漏检测模块1、输出模块3之间的连接。
[0042]油料泄漏检测模块1采用由带有渗透孔的弱磁性骨架板11、带渗透孔的锡箱纸12、 渗透性滤纸13三部分组成电容极板结构,电容极板设计成复合层结构,第一层为由相互平 行位置的带有渗透孔的弱磁性骨架板11构成的骨架结构,如图2所示,电容极板结构保证电 极层表面均匀平整;骨架板具有弱磁性,使得两电容极板间有较小的磁铁吸附作用,电容极 板在吸收油料后迅速改变电容极板之间的距离,从而能够及时发现泄漏问题,缩短检测时 间,另一方面使得检测效果更明显;第二层为电极层,将如图3所示的带有渗透孔的锡箱纸 12固定在骨架结构上,构成A、B电容两极,且A、B电容两极设计成带凸耳的结构,便于和电路 连接,从而避免了直接在电容极板上焊接引出线,破坏电容极板性能,以及容易导致接触不 良的问题,如图4所示。在A、B两极中,夹入薄层渗透性滤纸13后,整体组成油料泄漏电容检 测传感器,其截面图如图5所示。
[0043] 所设计的油料泄漏检测模块1的电容Cx大小受以下因素的影响:
[0044]
C1)
[0045] 其中,ε是介电常数,如果有油料时,比较大,如果没有油料时,非常小;S是电容极 板两板正对面积;k为静电力常量;d为电容极板两极板间的距离。
[0046] 油料泄漏检测模块的电特性:
[0047] (2)
[0048] (3)
[0049] 其中,VnVo分别为输入电压、输出电压,未出现油料泄漏时,所设计的油料泄漏检 测模块1(电容检测传感器)的电容Cx的值趋向零,因此原混沌电路参数不发生变化,系统响 应不改变,吸引子为原来的大小不变。当出现泄漏时,C x逐渐增大,Vo逐渐变小,吸引子逐渐 收缩,最终等价于输出端接地,Vo电势为零,吸引子收缩并坍塌。因此,只要从吸引子的变化 就可以检测出泄漏与否,为输油管路检测提供了新的方法。
[0050] 混沌检测电路模块5由检测传感器电路51、敏感单元电路52、参数调节电路53三部 分组成,参数调节电路53主要用于在初始启动条件下,通过调节混沌检测电路模块5的参 数,使混沌检测电路模块5处于混沌运动状态;检测传感器电路51主要用于检测油料泄漏检 测模块1电容的变化。敏感单元电路52主要用于在检测传感器电路51检测到油料泄漏检测 模块1电容发生变化时,通过敏感单元电路52使混沌检测电路模块5行为发生较大变化。
[0051]混沌检测电路模块5的参数调节电路53的电路图如图6所示,参数调节电路53包含 第六运算放大器0P6、第七运算放大器0P7、第八运算放大器0P8、第九运算放大器0P9和第二 乘法器U3;第六运算放大器0P6的反相输入端通过电阻R13与第二乘法器U3的引脚3连接、通 过电阻R21与第六运算放大器0P6的输出端连接,运算放大器0P6的同相输入端与运算放大 器0P7的同相输入端连接并接地,第六运算放大器0P6的输出端通过电阻R9与第七运算放大 器0P7的反相输入端连接;第七运算放大器0P7的反相输入端通过电阻R18与第二乘法器U3 的引脚1连接,第七运算放大器0P7的输出端通过调节电阻Rv与第七运算放大器0P7的反相 输入端连接;第八运算放大器0P8的反相输入端通过电阻R10与第二乘法器U3的引脚7连
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