一种管道测量系统的制作方法
【专利摘要】本申请公开了一种管道测量系统，包括第一和第二超声波探头，以及与两个超声波探头相连的处理器，其中第一超声波探头设置在管道外表面顶部，用于垂直向下发射超声波信号，并且接收反射回来的超声波信号，第二超声波探头设置在管道外表面底部，用于垂直向上发射超声波信号，并且接收反射回来的超声波信号。处理器用于控制第一和第二超声波探头发射超声波信号，并且接收两个超声波探头所反馈的反射超声波信号，依据第一超声波探头反馈的反射超声波信号，确定管道壁厚度，依据第二超声波探头反馈的反射超声波信号，确定管道内液位高度。本申请的管道测量系统一共包含两个超声波探头，其中一个用于测量管道壁厚，另一个用于测量液位高度。
【专利说明】
-种管道测量系统
技术领域
[0001] 本申请设及管道测量技术领域，更具体地说，设及一种管道测量系统。
【背景技术】
[0002] 随着核电领域的蓬勃发展，运输管道的安全性和可靠性备也受关注。由于腐蚀和 半管流现象的存在，为了控制管壁厚度保证安全性，W及监控管内的液位高度，管道的壁厚 及液位的测量显得尤为重要。
[0003] 现有的超声波测液仪大多用于存储罐等大量程领域，通过设置在存储罐底部的超 声探头向上发射超声波，超声波遇到液体表面时进行反射，由超声探头接收反射波，并根据 发射与接收时间差，计算罐内液位高度。其中，相比较于超声波在液体中的传播时间，超声 波在外壁中的传播时间很短，并且整个外壁厚比液位高度也小很多，因此现有技术在测量 罐内液位高度时忽略超声波在外壁中的传输，从而对最终的液位测量结果造成误差。
[0004] 同时，现有超声波测液仪也无法实现对管道壁厚的测量。 【实用新型内容】
[0005] 有鉴于此，本申请提供了一种管道测量系统，用于解决现有超声波测液仪在测量 液位时存在误差，且无法测量管道壁厚的问题。
[0006] 为了实现上述目的，现提出的方案如下：
[0007] -种管道测量系统，包括：
[000引设置在管道外表面顶部，用于垂直向下发射超声波信号并接收反射的超声波信号 的第一超声波探头.
[0009] 设置在管道外表面底部，用于垂直向上发射超声波信号并接收反射的超声波信号 的第二超声波探头.
[0010] 与所述第一超声波探头和所述第二超声波探头相连，用于控制所述第一超声波探 头和所述第二超声波探头发射超声波信号，并依据所述第一超声波探头所接收的反射的超 声波信号确定管道壁厚度，依据所述第二超声波探头所接收的反射的超声波信号确定管道 内液位高度的处理器。
[00川优选地，还包括：
[0012] 用于显示所述管道壁厚度和所述管道内液位高度的显示器。
[0013] 优选地，所述第一超声波探头和所述第二超声波探头为延迟探头。
[0014] 优选地，还包括：
[0015] 与所述处理器连接的打印设备。
[0016] 从上述的技术方案可W看出，本申请实施例提供的管道测量系统包括第一和第二 超声波探头，W及与两个超声波探头相连的处理器，其中第一超声波探头设置在管道外表 面顶部，用于垂直向下发射超声波信号，并且接收反射回来的超声波信号，第二超声波探头 设置在管道外表面底部，用于垂直向上发射超声波信号，并且接收反射回来的超声波信号。 处理器用于控制第一和第二超声波探头发射超声波信号，并且接收两个超声波探头所反馈 的反射超声波信号，依据第一超声波探头反馈的反射超声波信号，确定管道壁厚度，依据第 二超声波探头反馈的反射超声波信号，确定管道内液位高度。本申请的管道测量系统一共 包含两个超声波探头，其中一个用于测量管道壁厚，另一个用于测量液位高度。
【附图说明】
[0017] 为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可W根据 提供的附图获得其他的附图。
[0018] 图1为本申请实施例公开的一种管道测量系统结构示意图；
[0019] 图2为本申请实施例公开的一种超声波探头与管道设置关系示意图；
[0020] 图3为本申请实施例公开的第一超声波探头与管道设置关系的局部放大图。
【具体实施方式】
[0021] 下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本申请保护的范围。
[0022] 参见图1和图2,图1为本申请实施例公开的一种管道测量系统结构示意图。图2为 本申请实施例公开的一种超声波探头与管道设置关系示意图。
[0023] 本申请的管道测量系统包括：
[0024] 设置在管道外表面顶部，用于垂直向下发射超声波信号并接收反射的超声波信号 的第一超声波探头1;
[0025] 设置在管道外表面底部，用于垂直向上发射超声波信号并接收反射的超声波信号 的第二超声波探头2;
[0026] 与所述第一超声波探头1和所述第二超声波探头2相连，用于控制所述第一超声波 探头1和所述第二超声波探头2发射超声波信号，并依据所述第一超声波探头1所接收的反 射的超声波信号确定管道壁厚度，依据所述第二超声波探头2所接收的反射的超声波信号 确定管道内液位高度的处理器3。
[0027] 需要说明的是，实际应用中的管道一般为圆管或者方管，本申请实施例仅W圆管 形式进行了示例。
[0028] 接下来参见图2和图3,对本申请提供的管道测量系统的工作过程进行解释。其中， 图3为本申请实施例公开的第一超声波探头与管道设置关系的局部放大图。
[0029] 处理器给第一超声波探头1提供一定频率的脉冲信号，W激励其发射超声波。超声 波首先在管道厚壁中传播，到达内壁固气分界面7时部分超声波反射回来，经过外壁8被第 一超声波探头1接收。其余超声波继续在空气4中传播，经液面5反射形成反射回波。由于超 声波在固体中的传播速度比在气体中的传播速度快，并且超声波在空气中反射回来的信号 强度较弱，所W第一超声波探头1所接收的第一个较强的回波信号即为从固气分界面7反射 回来的超声波。对应该信号从发射到接收反射的超声波的时间间隔为tl。
[0030] 处理器討良据第一超声波探头1从发射到接收反射的超声波的时间间隔tl，可W计 算出管道壁厚度，公式如下：
[0031]
[0032] 其中，D为管道壁厚，VI为超声波在管道壁中的传播速度。
[0033] 进一步，对管道内液位高度的计算过程进行介绍。
[0034] 处理器3给第二超声波探头2提供一定频率的脉冲信号，W激励其发射超声波。超 声波在管道壁厚中传播，一部分在固液交界面反射，另一部分在液体中传播，直到气液交界 面5再次反射。其中，由于超声波在管道壁中的传播速度比在液体中快，第二超声波探头在 接收到气液交界面反射回来的信号时，可能同时接收到多个固液交界面反射的信号(运里 的多个固液交界面反射的信号为处于垂直方向两侧的固液交界面处反射回来的超声波信 号）。多个固液交界面反射的信号的振幅大小不同，表现在波形上即为峰值高度错乱不一。 而从气液交界面5反射回来的超声波信号振幅相对较大，因此，处理器3会选择多个杂波中 峰值较高的一个信号，确定为气液交界面5反射回来的超声波信号。对应该信号从发射到接 收反射的超声波的时间间隔为t2。
[0035] 处理器討良据第二超声波探头2从发射到接收反射的超声波的时间间隔t2,可W计 算出液位高度，公式如下：
[0036]
[0037] 其中，Η为液位高度，V2为超声波在液体中的传播速度。
[0038] 运里需要说明的是，处理器可W是单片机，单片机的计算逻辑为现有的计算逻辑， 本申请仅仅是利用现有的计算逻辑，输入不同的数值信号，从而得到管道壁厚和液位高度。
[0039] 本申请实施例提供的管道测量系统包括第一和第二超声波探头，W及与两个超声 波探头相连的处理器，其中第一超声波探头设置在管道外表面顶部，用于垂直向下发射超 声波信号，并且接收反射回来的超声波信号，第二超声波探头设置在管道外表面底部，用于 垂直向上发射超声波信号，并且接收反射回来的超声波信号。处理器用于控制第一和第二 超声波探头发射超声波信号，并且接收两个超声波探头所反馈的反射超声波信号，依据第 一超声波探头反馈的反射超声波信号，确定管道壁厚度，依据第二超声波探头反馈的反射 超声波信号，确定管道内液位高度。本申请的管道测量系统一共包含两个超声波探头，其中 一个用于测量管道壁厚，另一个用于测量液位高度。
[0040] 可选的，本申请的管道测量系统还可W包括显示器，用于显示所述管道壁厚度和 所述管道内液位高度。
[0041] 可选的，上述第一超声波探头和所述第二超声波探头可W采用延迟探头，排除了 发射波附件出现的杂区和盲区的影响，有助于回波的精确筛选，使得测量结果更加精确。
[0042] 可选的，本申请的管道测量系统还可W包括与处理器连接的打印设备，用于将管 道壁厚度和管道内液位高度W文件形式进行打印。
[0043] 最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将 一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示运些实体或操作 之间存在任何运种实际的关系或者顺序。而且，术语"包括"、"包含"或者其任何其他变体意 在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那 些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为运种过程、方法、物品或者 设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句"包括一个……"限定的要素，并不排 除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0044] 本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他 实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0045] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。 对运些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的 一般原理可W在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请 将不会被限制于本文所示的运些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一 致的最宽的范围。
【主权项】
1. 一种管道测量系统，其特征在于，包括： 设置在管道外表面顶部，用于垂直向下发射超声波信号并接收反射的超声波信号的第 一超声波探头； 设置在管道外表面底部，用于垂直向上发射超声波信号并接收反射的超声波信号的第 ^?超声波探头； 与所述第一超声波探头和所述第二超声波探头相连，用于控制所述第一超声波探头和 所述第二超声波探头发射超声波信号，并依据所述第一超声波探头所接收的反射的超声波 信号确定管道壁厚度，依据所述第二超声波探头所接收的反射的超声波信号确定管道内液 位高度的处理器。2. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括： 用于显示所述管道壁厚度和所述管道内液位高度的显示器。3. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一超声波探头和所述第二超声波探 头为延迟探头。4. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括： 与所述处理器连接的打印设备。
【文档编号】G01B17/02GK205482850SQ201620080536
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年1月27日
【发明人】代杨聪, 刘海涛, 李如源, 蒲晶菁, 张玉忠, 李旺
【申请人】福建宁德核电有限公司