一種非介入式壓電型氣體管道泄漏次聲波檢測裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種非介入式壓電型氣體管道泄漏次聲波檢測裝置，該裝置包括：磁性基座，底座，保護殼，受力隔膜，加速度補償塊，壓電晶體，電極，傳導電路，集成電路放大器，信號輸出端以及保護膜和套筒。本裝置通過磁性基座與管壁的吸附作用固定安裝于氣體管道管壁外側(cè)，通過感測氣體管道泄漏時沿管內(nèi)氣體介質(zhì)傳播的次聲波信號或沿管壁傳播的次聲波信號進行泄漏檢測，具體過程為：磁性基座吸附在管壁上，保護殼旋緊使受力隔膜緊貼管壁，感測沿氣體介質(zhì)傳播的次聲波信號或沿管壁傳播的次聲波信號，通過與其連接的加速度補償塊加速補償，進而使壓電晶體產(chǎn)生電荷，經(jīng)過電極引導流經(jīng)傳導電路和集成電路放大器，最后通過信號輸出端輸出信號。
【專利說明】一種非介入式壓電型氣體管道泄漏次聲波檢測裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于輸氣管道故障診斷與流動安全保障【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種非介入式壓電型氣體管道泄漏次聲波檢測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]天然氣管道的泄漏不僅造成能源浪費，對環(huán)境造成污染，還會危及人們的生命健康。特別是當氣體管道中的氣體為易燃、易爆或有毒氣體時，能夠及時、準確地發(fā)現(xiàn)泄漏是氣體管道泄漏檢測的關(guān)鍵問題。
[0003]現(xiàn)行的氣體管道泄漏檢測方法有質(zhì)量/體積平衡法、應(yīng)用統(tǒng)計法、負壓波法、瞬態(tài)模型法、分布式光纖法和聲波法等。但是這些方法包括現(xiàn)行的聲波法采用的傳感器多采用打孔安裝的方式，這不僅影響流體流態(tài)，導致過程參量測量不準，還會引入由于焊接質(zhì)量等原因引起的安全隱患。雖然有一些便攜式非介入檢測儀器在氣體管道泄漏檢測方面具有很好的靈敏度，但由于它們的檢測距離有限，儀器使用易受風向、環(huán)境噪音等影響，因而得不到廣泛的應(yīng)用。
[0004]氣體管道發(fā)生泄漏時，由于管內(nèi)外壓差和氣體可壓縮性使氣體迅速沖出，管內(nèi)壓力驟降，產(chǎn)生一個沖擊波信號，同時由于氣體與管壁的摩擦產(chǎn)生聲波信號，統(tǒng)稱為泄漏信號，泄漏信號一方面沿管內(nèi)氣體介質(zhì)傳播，一方面沿管壁傳播，由于信號中的高頻部分衰減較快，不能遠傳，因此通過感測氣體管道泄漏時沿管內(nèi)氣體介質(zhì)傳播的次聲波信號或沿管壁傳播的次聲波信號進行泄漏檢測是一種非介入式、可檢測較長距離、又有較高檢測靈敏度的氣體管道泄漏檢測方法，具有重大意義。
[0005]根據(jù)調(diào)研結(jié)果，現(xiàn)階段國內(nèi)外涉及氣體管道泄漏聲波檢測的專利主要有:
[0006]美國專利US5117676公開了一種采用麥克風為感測元件的天然氣管道泄漏檢測系統(tǒng)；
[0007]美國專利US6389881公開了一種基于模式匹配濾波技術(shù)的實時管道泄漏聲學檢測方法和設(shè)備；
[0008]中國專利200720153848.3公開了一種介入式雙傳感器結(jié)構(gòu)聲波氣體泄漏檢測技術(shù)；
[0009]中國專利200610072879.6公開了一種基于分布式光纖聲學傳感技術(shù)檢測管道泄漏的方法；
[0010]中國專利200710177617.0公開了一種基于壓力信號和聲波信號的泄漏檢測定位技術(shù)；
[0011]現(xiàn)有的專利較少涉及非介入式檢測，尚沒有發(fā)現(xiàn)基于非介入式次聲波傳感器檢測沿管道內(nèi)部介質(zhì)傳播或沿管壁傳播的泄漏聲波信號的氣體管道泄漏檢測方面的專利。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明的目的在于提供一種非介入式壓電型氣體管道泄漏次聲波檢測裝置，旨在實現(xiàn)一種非介入式、可檢測較長距離、又有較高檢測靈敏度的氣體管道泄漏檢測方法。
[0013]為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0014]一種非介入式壓電型氣體管道泄漏次聲波檢測裝置，由磁性基座，底座，保護殼，受力隔膜，加速度補償塊，壓電晶體，電極，傳導電路，集成電路放大器，信號輸出端以及保護膜和套筒組成。磁性基座帶有磁性可以吸附在輸氣管道壁面外側(cè)，底座可以固定支撐裝置；保護殼對加速度補償塊，壓電晶體，電極，傳導電路，集成電路放大器，保護膜和套筒進行保護，與底座采用螺紋進給配合方式，保護殼可以旋緊；受力隔膜連接于保護殼上，具有良好的敏感性和振動特性，沿管內(nèi)氣體介質(zhì)傳播的次聲波信號或沿管壁傳播的次聲波信號使受力隔膜產(chǎn)生振動位移，安裝時需要通過旋緊保護殼使其緊貼輸氣管道管壁外側(cè)；加速度補償塊位于壓電晶體的上下兩側(cè)，與受力隔膜接觸的加速度補償塊將其振動位移轉(zhuǎn)換為振動加速度作用于壓電晶體；壓電晶體對振動加速度敏感，感測加速度補償塊傳遞來的受力隔膜振動加速度從而產(chǎn)生變形，進而產(chǎn)生電荷積聚；壓電晶體產(chǎn)生的電荷經(jīng)過電極引導產(chǎn)生電流，流經(jīng)傳導電路和集成電路放大器，電流經(jīng)過放大通過信號輸出端輸出；套筒和保護膜對壓電晶體和加速度補償塊起到固定支撐和保護作用，同時對壓電晶體起到絕緣作用。
[0015]該裝置安裝時隨保護殼的旋緊，受力隔膜逐漸靠近管道外壁，直至螺紋全部旋進使得保護殼貼緊底座，從而使受力隔膜貼緊管道外壁。在保護殼的旋進過程中，信號輸出端的示數(shù)始終為零。
[0016]該裝置通過磁性基座吸附固定安裝于氣體管道管壁外側(cè)，通過感測氣體管道泄漏時沿管內(nèi)氣體介質(zhì)傳播的次聲波信號或沿管壁傳播的次聲波信號進行泄漏檢測，二者可以選擇其一進行檢測，也可以同時檢測，具體工作過程為:磁性基座吸附在管壁上，保護殼旋緊使受力隔膜緊貼管壁，感測沿氣體介質(zhì)傳播的次聲波信號或沿管壁傳播的次聲波信號，產(chǎn)生振動位移，使與其接觸的加速度補償塊產(chǎn)生振動加速度，進而使壓電晶體產(chǎn)生變形從而產(chǎn)生電荷，通過電極引導，傳導電路傳輸和集成電路放大器放大，最后通過信號輸出端輸出信號。
[0017]本發(fā)明提供的氣體管道泄漏次聲波檢測裝置，通過感測氣體管道泄漏時沿管內(nèi)氣體介質(zhì)傳播的次聲波信號或沿管壁傳播的次聲波信號進行泄漏檢測，避免了在管道上打孔安裝，從而不影響現(xiàn)行管道的運行和流動狀況，填補了現(xiàn)階段非介入式次聲波傳感器的空白。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，靈敏度高，便于維修，提高了聲波法泄漏檢測技術(shù)的適用性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明一種非介入式壓電型氣體管道泄漏次聲波檢測裝置的結(jié)構(gòu)原理圖，圖中，1.磁性基座，2.底座，3.保護殼，4.受力隔膜，5.加速度補償塊，6.壓電晶體，7.電極，8.傳導電路，9.集成電路放大器，10.信號輸出端，11.套筒，12.保護膜，13.螺紋，
14.管壁外側(cè)。
【具體實施方式】
[0019]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，下面參照附圖對本發(fā)明進行進一步詳細說明。
[0020]如圖1所示，一種非介入式壓電型氣體管道泄漏次聲波檢測裝置，包括磁性基座(1)，底座(2)，保護殼(3)，受力隔膜(4)，加速度補償塊(5)，壓電晶體(6)，電極(7)，傳導電路(8)，集成電路放大器(9)，信號輸出端(10)以及套筒(11)和保護膜(12)。磁性基座
(I)帶有磁性可以吸附在輸氣管道壁面(14)外側(cè)，底座(2)可以固定支撐裝置；保護殼(3)對加速度補償塊(5)，壓電晶體(6)，電極(7)，傳導電路(8)，集成電路放大器(9)，保護膜
(II)和套筒(12)進行保護，與底座采用螺紋進給(13)配合方式，保護殼(3)可以旋緊；受力隔膜(4)連接于保護殼(3)上，具有良好的敏感性和振動特性，沿管內(nèi)氣體介質(zhì)傳播的次聲波信號或沿管壁傳播的次聲波信號使受力隔膜(4)產(chǎn)生振動位移，安裝時需要通過旋緊保護殼(3)使其緊貼輸氣管道管壁外側(cè)(14);加速度補償塊(5)位于壓電晶體(6)的上下兩偵牝與受力隔膜(4)接觸的加速度補償塊(5)將其(4)振動位移轉(zhuǎn)換為振動加速度作用于壓電晶體(6 );壓電晶體(6 )對振動加速度敏感，感測加速度補償塊(5 )傳遞來的受力隔膜(4 )振動加速度從而產(chǎn)生變形，進而產(chǎn)生電荷積聚；壓電晶體(6)產(chǎn)生的電荷經(jīng)過電極(7)引導產(chǎn)生電流，流經(jīng)傳導電路(8)和集成電路放大器(9)，電流經(jīng)過放大通過信號輸出端(10)輸出；套筒(11)和保護膜(12)對壓電晶體(6)和加速度補償塊(5)起到固定支撐和保護作用，同時對壓電晶體(6)起到絕緣作用。
[0021]該裝置安裝時隨保護殼(3)的旋緊，受力隔膜(4)逐漸靠近管道外壁(14)，直至螺紋(3)全部旋進使得保護殼(3)貼緊底座(2)，從而使受力隔膜(4)貼緊管道外壁(14)。在保護殼(3)的旋進過程中，信號輸出端(10)的示數(shù)始終為零。
[0022]該裝置通過磁性基座(I)吸附固定安裝于氣體管道管壁外側(cè)(14)，通過感測氣體管道泄漏時沿管內(nèi)氣體介質(zhì)傳播的次聲波信號或沿管壁傳播的次聲波信號進行泄漏檢測，二者可以選擇其一進行檢測，也可以同時檢測，具體工作過程為:磁性基座(I)吸附在管壁
(14)上，保護殼(3)旋緊使受力隔膜(4)緊貼管壁(14)，感測沿氣體介質(zhì)傳播的次聲波信號或沿管壁傳播的次聲波信號，使與其接觸的加速度補償塊(5 )產(chǎn)生振動加速度，進而使壓電晶體(6)產(chǎn)生變形從而產(chǎn)生電荷，通過電極(7)引導，傳導電路(8)傳輸和集成電路放大器(9 )放大信號，最后通過信號輸出端(10 )輸出信號。
【權(quán)利要求】
1.一種非介入式壓電型氣體管道泄漏次聲波檢測裝置，由磁性基座，底座，保護殼，受力隔膜，加速度補償塊，壓電晶體，電極，傳導電路，集成電路放大器，信號輸出端以及保護膜和套筒組成，該裝置用于輸氣管道泄漏檢測，其特征在于:感測氣體管道泄漏時沿管內(nèi)氣體介質(zhì)傳播的次聲波信號或沿管壁傳播的次聲波信號，二者可以選擇其一進行檢測，也可以同時檢測。
2.如權(quán)利要求1所述的非介入式壓電型氣體管道泄漏次聲波檢測裝置，其特征在于，磁性基座帶有磁性可以吸附在輸氣管道壁面外側(cè)，底座可以固定支撐裝置。
3.如權(quán)利要求1所述的非介入式壓電型氣體管道泄漏次聲波檢測裝置，其特征在于，保護殼對加速度補償塊，壓電晶體，電極，傳導電路，集成電路放大器，保護膜和套筒進行保護，與底座采用螺紋進給配合方式，保護殼可以旋緊。
4.如權(quán)利要求1所述的非介入式壓電型氣體管道泄漏次聲波檢測裝置，其特征在于，受力隔膜連接于保護殼上，具有良好的敏感性和振動特性，沿管內(nèi)氣體介質(zhì)傳播的次聲波信號或沿管壁傳播的次聲波信號使受力隔膜產(chǎn)生振動位移，安裝時需要通過旋緊保護殼使其緊貼輸氣管道管壁外側(cè)。
5.如權(quán)利要求1所述的非介入式壓電型氣體管道泄漏次聲波檢測裝置，其特征在于，加速度補償塊位于壓電晶體的上下兩側(cè)，與受力隔膜接觸的加速度補償塊將其振動位移轉(zhuǎn)化為振動加速度作用于壓電晶體。
6.如權(quán)利要求1所述的非介入式壓電型氣體管道泄漏次聲波檢測裝置，其特征在于，壓電晶體對振動加速度敏感，感測加速度補償塊傳遞來的受力隔膜振動加速度從而產(chǎn)生變形，進而產(chǎn)生電荷積聚。
7.如權(quán)利要求1所述的非介入式壓電型氣體管道泄漏次聲波檢測裝置，其特征在于，壓電晶體產(chǎn)生的電荷經(jīng)過電極引導產(chǎn)生電流，流經(jīng)傳導電路和集成電路放大器，電流經(jīng)過放大通過信號輸出端輸出。
8.如權(quán)利要求1所述的非介入式壓電型氣體管道泄漏次聲波檢測裝置，其特征在于，套筒和保護膜對壓電晶體和加速度補償塊起到固定支撐和保護作用同時對壓電晶體起到絕緣作用。
9.如權(quán)利要求3所述的非介入式壓電型氣體管道泄漏次聲波檢測裝置，其特征在于，該裝置安裝時隨保護殼的旋緊，受力隔膜逐漸靠近管道外壁，直至螺紋全部旋進使得保護殼貼緊底座，從而使受力隔膜貼緊管道外壁。
10.如權(quán)利要求9所述的非介入式壓電型氣體管道泄漏次聲波檢測裝置，其特征在于，在保護殼的旋進過程中，信號輸出端的示數(shù)始終為零。
【文檔編號】F17D5/06GK103672416SQ201310656020
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月6日
【發(fā)明者】劉翠偉, 李雪潔, 李玉星, 孟令雅, 錢昊鋮, 曹鵬飛, 劉光曉 申請人:中國石油大學(華東)