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可以調(diào)節(jié)的管道振動信號采集增強裝置的制作方法

文檔序號:5812059閱讀:293來源:國知局
專利名稱:可以調(diào)節(jié)的管道振動信號采集增強裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種管道檢漏技術(shù),尤其涉及一種可以調(diào)節(jié)的管道振動信號采集增強裝置。
背景技術(shù)
在各類壓力輸送管道中,如供水、輸油和輸氣管道,由于各類人為或自然的原因, 管道泄漏時有發(fā)生,造成了大量的水、油和氣資源的浪費,因此,需要及時發(fā)現(xiàn)和準(zhǔn)確定位這些管道泄漏情況,并采取措施補救。目前,采用聲信號處理方法的各類泄漏檢測定位設(shè)備在管道泄漏發(fā)現(xiàn)和定位中得到了廣泛應(yīng)用,比如聽音儀、數(shù)字相關(guān)儀等,這類設(shè)備應(yīng)用都是采用振動(聲)傳感器獲取泄漏引起的管道振動(聲)信號,對采集的信號進行分析和處理,根據(jù)采集的振動信號進行泄漏檢測和泄漏點定位,分析提取多種信號特征,其中信號的相位和漏點定位直接聯(lián)系。管道泄漏引起的振動信號將沿著管道以及管道埋設(shè)介質(zhì)(如土壤、沙石等)向遠(yuǎn)處傳播,因此,在地下管道的暴露處(如暴露的管道壁、管道間接口、閥門等)放置振動傳感器來獲取管道振動信號,目前廣泛應(yīng)用的檢測裝置中,對于金屬管道,通常將一個磁性座和傳感器連接在一起,磁性座可直接吸附在金屬管壁或閥門上,管道振動通過磁性座傳播到振動傳感器。磁性座的作用是保證整個振動獲取裝置能與被測點良好接觸,保證管道振動信號傳播到傳感器中。而對于非金屬管道,依靠傳感器本身的重力,和管壁緊密接觸。這樣,在傳感器采集管道振動信號時,僅僅采集的是與傳感器或者傳感器座接觸部分管道的振動, 在泄漏檢測和定位過程中,由于泄漏引起的振動在管道中傳播越遠(yuǎn),衰減越大,可能傳播到被檢測位置時,振動可能已經(jīng)變得很微弱,而傳感器又僅僅只采集到非常有限區(qū)域的振動, 這樣傳感器的輸出信號信噪比極低,使得檢測性能大為降低甚至不能檢測。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決背景技術(shù)中存在的問題,發(fā)明人提出了本發(fā)明的可以調(diào)節(jié)的管道振動信號采集增強裝置,其結(jié)構(gòu)為該裝置由折疊式支架和傳感器支架組成;其中,折疊式支架形如扇骨,折疊式支架最外兩側(cè)的兩根探棒形成扇骨的大骨,折疊式支架內(nèi)側(cè)的探棒形成扇骨的小骨;大骨、小骨的一端以及傳感器支架同軸轉(zhuǎn)動連接;探棒長度從兩側(cè)至中部,由長變短。每兩根位置對稱的探棒長度相同。探棒與管道的接觸端為斜面,且每兩根位置對稱的探棒的斜面傾斜方向相反。連接大骨、小骨和傳感器支架的轉(zhuǎn)動軸,在轉(zhuǎn)動軸端部設(shè)置有螺栓,大骨、小骨和傳感器支架被螺栓壓緊。采用永磁材料制作探棒,折疊式支架與管道外壁磁性連接。連接大骨、小骨和傳感器支架的轉(zhuǎn)動軸,轉(zhuǎn)動軸與傳感器支架的連接位置,介于大骨和小骨之間。
連接大骨、小骨和傳感器支架的轉(zhuǎn)動軸,沿轉(zhuǎn)動軸軸向,折疊式支架的厚度,此厚度小于在管道內(nèi)傳播的振動波長的1/6。本發(fā)明的有益技術(shù)效果是提供了一種新型的管道檢漏裝置,可將振動匯聚后傳遞至傳感器,使傳感器的輸入增強,輸出信噪比提高,提高了管道泄漏檢測定位裝置的檢測性能;該裝置的和管道的接觸弧度可調(diào),可適應(yīng)不同管道尺寸的需要。


圖1、本發(fā)明展開時的結(jié)構(gòu)示意圖; 圖2、本發(fā)明收折時的結(jié)構(gòu)示意圖3、本發(fā)明結(jié)構(gòu)中的探棒結(jié)構(gòu)示意圖; 圖4、本發(fā)明裝置設(shè)置位置示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明中,折疊式支架1的結(jié)構(gòu)與中國傳統(tǒng)工藝中的折扇十分類似,為了更好的闡述本發(fā)明的方案,我們不妨引入折扇的結(jié)構(gòu)折扇工藝中,將竹制的框架稱為“扇骨 (股)”,扇骨上最外兩側(cè)的兩根粗大的骨架稱為大骨,兩根大骨之間的骨架稱為小骨,大骨和小骨的一端同軸轉(zhuǎn)動連接。本發(fā)明的折疊式支架1與扇骨的不同之處在于,折扇扇骨的所有大骨和小骨長度基本是相等的,而本發(fā)明中分別構(gòu)成大骨和小骨的探棒1-1長度是不等的,探棒1-1長度按如下規(guī)律分布折疊式支架1最外兩側(cè)的兩根探棒1-1等長,且為所有探棒1-1中最長的; 越往中部靠近,探棒1-1長度越短,這樣設(shè)置的目的主要是為了使折疊式支架1展開后的形狀與管道外壁貼合;并將每兩根位置對稱的探棒1-1長度設(shè)置為相同,這主要是考慮裝置展開后的穩(wěn)定性。折疊式支架1展開后,最外兩側(cè)的兩根探棒1-1展開的角度最大,越靠內(nèi)側(cè),每兩根位置對稱的探棒1-1展開的角度越小,展開后,所有探棒1-1與管道接觸端的軌跡就在扇面(假設(shè)探棒1-1等長時,折疊式支架1展開后的形狀就是扇形)上形成了一個內(nèi)凹的弧形, 通過調(diào)整探棒1-1之間的角度,就可以調(diào)整前述弧形的尺寸,使得折疊式支架1可以適應(yīng)多種半徑大小的管道,也即達(dá)到了可以調(diào)節(jié)的目的。在連接大骨、小骨和傳感器支架的轉(zhuǎn)動軸端部,設(shè)置有螺栓,大骨、小骨和傳感器支架2被螺栓壓緊,壓緊后的大骨、小骨和傳感器支架2,他們之間的互相轉(zhuǎn)動必須在外力作用下才能進行,大骨、小骨和傳感器支架2不會因為自然受力而發(fā)生轉(zhuǎn)動。為了使折疊式支架1與管道外壁接觸得更好,將探棒1-1與管道的接觸端設(shè)置為斜面,且每兩根位置對稱的探棒1-1的斜面傾斜方向相反,展開時,將每兩根位置對稱的探棒1-1的斜面相對,與管道外壁貼合??梢圆捎糜来挪牧现谱魈桨?-1,探棒1-1吸附在管道外壁,使折疊式支架1與管道外壁磁性連接。如果考慮成本,可以僅在探棒1-1與管道外壁接觸的端部(斜面處)采用永磁材料,其余的探棒1-1棒體采用聲的良導(dǎo)體材料制作。工作原理由于垂直于管道徑向的平面和管道壁相交處各點的振動是相同的,其相位是完全一致的,如果把管道外壁各點的振動進行疊加,由于振動同相,相互之間不會抑制抵消,疊加的結(jié)果是振動增強。如果能夠把這些點的振動匯集起來進行采集,就可以提高傳感器3采集的信號能量,從而提高傳感器3輸出的信噪比。正是基于前述思路,發(fā)明人才提出了本發(fā)明的裝置,本發(fā)明的折疊式支架1實際上是一種應(yīng)變匯聚放大裝置,在折疊式支架1中傳播的波,隨著垂直于波傳播方向的橫截面積由大到小變化,波的能量發(fā)生匯聚;若本發(fā)明裝置的上、下端面(上端面即傳感器支架 2與傳感器3連接的端面,下端面即所有探棒1-1與管道外壁接觸位置所近似出的弧面)的面積比為N,下端面所感受的管道振動幅度為A,則根據(jù)變幅機構(gòu)原理可知,在小端面處振動幅度應(yīng)為gXA,其中g(shù)為幅度A被放大的倍數(shù),即在小端面處感受到的振動幅度為大端面所感受到振動幅度的g倍,且在理想條件下,g近似等于N,這一增強了的振動被傳遞到傳感器2,從而達(dá)到增強被測振動信號的目的。具體到折疊式支架1來說,所有探棒1-1與管道外壁接觸部所形成的軌跡,如果探棒1-1足夠多,那么這條軌跡就越接近于一條完整的弧面,當(dāng)管道泄漏引起管道振動時,與管道表面相接觸的探棒1-1首先被激勵振動起來,由于與探棒1-1接觸的管壁各點振動相位是基本一致的,振動同相,相互之間不會抑制抵消,將各根探棒1-1接收到的振動位移或振幅匯聚起來,疊加在一起并逐漸匯聚到傳感器支架2與傳感器3接觸的平面上,由傳感器 3進行采集,上端面區(qū)域的振動相對于下端面區(qū)域得到了增強,從而使傳感器3的輸入信號得到增強。連接大骨、小骨和傳感器支架2的轉(zhuǎn)動軸,沿轉(zhuǎn)動軸軸向,折疊式支架1的厚度, 理論上,此厚度越小則裝置輸出的信號效果越好,因為厚度太厚,裝置會將不同相位的振動 (沿管道軸向的振動波的相位是漸變的,如果軸向距離相隔太大,相位差異就會變得很大) 同時接收疊加而相互干擾,造成輸出信號的效果降低;發(fā)明人提出的一種優(yōu)選方式為此厚度在滿足條件“小于在管道內(nèi)傳播的振動波長的1/6”的前提下,只需保證裝置能在管道上平穩(wěn)放置就可以了,這樣就能使裝置輸出信號的信噪比達(dá)到一個較好的效果了。具體計算時,折疊式支架1可以等效為一個下底面為內(nèi)凹的弧面的梯形體,通過對折疊式支架1外形的測量,我們很容易得到如下數(shù)值探棒1-1與管道外壁接觸部所形成的軌跡的長度(弧長),以及探棒1-1最遠(yuǎn)點到上端面(傳感器支架2與傳感器3的接觸面) 的垂向距離,上端面的寬度,相隔最遠(yuǎn)的兩根探棒1-1之間的距離,這就可以計算出上、下端面之間的面積比。為了使傳感器支架2更好的傳遞折疊式支架1傳來的振動,將傳感器支架2與轉(zhuǎn)動軸的連接位置,設(shè)置在轉(zhuǎn)動軸上,大骨和小骨之間的位置。
權(quán)利要求
1.一種可以調(diào)節(jié)的管道振動信號采集增強裝置,其特征在于該裝置由折疊式支架(1)和傳感器支架(2)組成;其中,折疊式支架(1)形如扇骨,折疊式支架(1)最外兩側(cè)的兩根探棒(1-1)形成扇骨的大骨,折疊式支架(1)內(nèi)側(cè)的探棒(1-1)形成扇骨的小骨;大骨、小骨的一端以及傳感器支架(2)同軸轉(zhuǎn)動連接;探棒(1-1)長度從兩側(cè)至中部,由長變短。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可以調(diào)節(jié)的管道振動信號采集增強裝置,其特征在于每兩根位置對稱的探棒(1-1)長度相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可以調(diào)節(jié)的管道振動信號采集增強裝置,其特征在于探棒 (1-1)與管道的接觸端為斜面,且每兩根位置對稱的探棒(1-1)的斜面傾斜方向相反。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可以調(diào)節(jié)的管道振動信號采集增強裝置,其特征在于連接大骨、小骨和傳感器支架(2)的轉(zhuǎn)動軸,在轉(zhuǎn)動軸端部設(shè)置有螺栓,大骨、小骨和傳感器支架(2)被螺栓壓緊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可以調(diào)節(jié)的管道振動信號采集增強裝置,其特征在于采用永磁材料制作探棒(1-1 ),折疊式支架(1)與管道外壁磁性連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可以調(diào)節(jié)的管道振動信號采集增強裝置,其特征在于連接大骨、小骨和傳感器支架(2)的轉(zhuǎn)動軸,轉(zhuǎn)動軸與傳感器支架(2)的連接位置,介于大骨和小骨之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可以調(diào)節(jié)的管道振動信號采集增強裝置,其特征在于連接大骨、小骨和傳感器支架(2)的轉(zhuǎn)動軸,沿轉(zhuǎn)動軸軸向,折疊式支架(1)的厚度,此厚度小于在管道內(nèi)傳播的振動波長的1/6。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可以調(diào)節(jié)的管道振動信號采集增強裝置,該裝置由折疊式支架和傳感器支架組成;其中,折疊式支架形如扇骨,折疊式支架最外兩側(cè)的兩根探棒形成扇骨的大骨,折疊式支架內(nèi)側(cè)的探棒形成扇骨的小骨;大骨、小骨的一端以及傳感器支架同軸轉(zhuǎn)動連接;探棒長度從兩側(cè)至中部,由長變短。
文檔編號F17D5/02GK102174993SQ20111005470
公開日2011年9月7日 申請日期2011年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月8日
發(fā)明者文玉梅, 李平, 楊進 申請人:重慶大學(xué)
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