一种非介入式光纤型气体管道泄漏次声波检测装置

本发明属于输气管道故障诊断与流动安全保障，尤其涉及一种非介入式光纤型气体管道泄漏次声波检测装置。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

2、天然气管道的泄漏不仅会造成能源的浪费和环境的污染，还极易引发爆炸，危及人们的生命健康安全，造成巨大的经济损失，尤其是当气体管道中的气体为易燃、易爆气体时。因此气体管道泄漏监测技术需要快速发展，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。

3、现行的气体管道泄漏检测方法有流量/质量平衡法、负压波法、声波法、瞬态时域模型法等。但是这些方法包括现行的负压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，还对管道造成损伤，极易造成安全隐患。当前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。

4、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。

5、现有的传感器较少涉及非介入式检测，大多采用打孔安装的方式，这不仅会影响流体流态，导致过程参量测量不准，还极易造成安全隐患。

6、当前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，但它们的检测距离有限，仪器使用易受风向、环境噪音等影响，得不到广泛的应用。

技术实现思路

1、为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种非介入式光纤型气体管道泄漏次声波检测装置。

2、为实现上述目的，本发明的一个或多个实施例提供了如下技术方案：

3、本发明第一方面提供了一种非介入式光纤型气体管道泄漏次声波检测装置，包括：底座、保护壳、导管、受力隔膜、膜片和光纤传感器；

4、所述底座固定在气体管道上，所述保护壳设置在所述底座上，所述保护壳靠近气体管道的一端设有受力隔膜，远离气体管道的一端设有膜片；设置在所述保护壳内的导管一端连通受力隔膜，另一端连通膜片；所述膜片的下方设有光纤传感器，光纤传感器连接信号处理模块；

5、所述受力隔膜感测气体管道泄漏时的次声波信号，通过与其连接的导管使膜片产生挠曲变形，利用光纤传感器感测膜片的变化并转化为可测的光信号后输出至信号处理模块。

6、以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：

7、本发明利用光纤传感器感测膜片的变化，膜片与光纤探头端面之间的距离发生变化，使得接收光纤束接收到的反射光强度发生变化，将变化后的光信号输出至计算机分析处理，本发明结构简单，安装方便，灵敏度高，便于维修，造价低，可检测较长距离的管道，提高了声波法泄漏检测技术的适用性。

8、本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种非介入式光纤型气体管道泄漏次声波检测装置，其特征在于，包括：底座、保护壳、导管、受力隔膜、膜片和光纤传感器；

2.根据权利要求1所述的一种非介入式光纤型气体管道泄漏次声波检测装置，其特征在于，所述光纤传感器包括传感头、光纤探头和定位套；

3.根据权利要求2所述的一种非介入式光纤型气体管道泄漏次声波检测装置，其特征在于，所述光纤传感器连接发送光纤束和接受光纤束；

4.根据权利要求3所述的一种非介入式光纤型气体管道泄漏次声波检测装置，其特征在于，所述信号处理模块包括依次连接的光电检测器、信号调理模块和a/d转化模块；

5.根据权利要求3所述的一种非介入式光纤型气体管道泄漏次声波检测装置，其特征在于，所述发送光纤束和接收光纤束均由多个单根光纤集束而成。

6.根据权利要求5所述的一种非介入式光纤型气体管道泄漏次声波检测装置，其特征在于，所述单根光纤的直径为50微米。

7.根据权利要求1所述的一种非介入式光纤型气体管道泄漏次声波检测装置，其特征在于，所述底座通过磁性基座吸附在气体管道外侧。

8.根据权利要求1所述的一种非介入式光纤型气体管道泄漏次声波检测装置，其特征在于，所述保护壳通过螺纹固定的方式旋紧在所述底座上。

9.根据权利要求8所述的一种非介入式光纤型气体管道泄漏次声波检测装置，其特征在于，通过将所述保护壳上的螺纹全部旋进底座，使得所述受力隔膜贴紧气体管道外壁。

10.根据权利要求1所述的一种非介入式光纤型气体管道泄漏次声波检测装置，其特征在于，所述次声波信号为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。

技术总结
本发明提供一种非介入式光纤型气体管道泄漏次声波检测装置，包括：底座、保护壳、导管、受力隔膜、膜片和光纤传感器；底座固定在气体管道上，所述保护壳设置在所述底座上，所述保护壳靠近气体管道的一端设有受力隔膜，远离气体管道的一端设有膜片；设置在所述保护壳内的导管一端连通受力隔膜，另一端连通膜片；所述膜片的下方设有光纤传感器，光纤传感器连接信号处理模块；受力隔膜感测气体管道泄漏时的次声波信号，通过与其连接的导管使膜片产生挠曲变形，利用传感器感测膜片的变化并转化为可测的光信号后输出。本发明结构简单，安装方便，灵敏度高，便于维修，造价低，可检测较长距离的管道，提高了声波法泄漏检测技术的适用性。

技术研发人员：叶鎏阳,张赛男,曹瑞智,刘翠伟,方承,王茹慧,孙瑛浩,张娜,孙娜烨,郭筱苑,武文轩
受保护的技术使用者：中国石油大学（华东）
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15