不同管道結(jié)構(gòu)中聲波幅值衰減系數(shù)的測量系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種不同管道結(jié)構(gòu)中聲波幅值衰減系數(shù)的測量系統(tǒng)及方法，包括測試管道，測試管道的中間位置可拆卸的串聯(lián)待測管道結(jié)構(gòu)，在待測管道結(jié)構(gòu)的前一段測試管道和后一段測試管道均安裝有采集管內(nèi)流體動(dòng)態(tài)壓力信號(hào)的音波傳感器，對(duì)不同工況下的泄漏產(chǎn)生的音波信號(hào)進(jìn)行采集；同時(shí)在測試管道的首段和末端還安裝有采集測試管內(nèi)壓力、流量、溫度的傳感器，音波傳感器、采集測試管內(nèi)壓力、流量、溫度的傳感器均與數(shù)據(jù)處理裝置相連。本發(fā)明避免了對(duì)實(shí)際輸氣管線進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)，節(jié)省大量的人力物力，同時(shí)根據(jù)測量出的不同管道結(jié)構(gòu)中聲波幅值衰減系數(shù)計(jì)算等效管長建立普適性的管道聲波幅值衰減公式，增強(qiáng)音波泄漏檢測系統(tǒng)的適用性和推廣性。
【專利說明】
不同管道結(jié)構(gòu)中聲波幅值衰減系數(shù)的測量系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于管道安全監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及流動(dòng)情況下不同管道結(jié)構(gòu)聲波幅值 衰減系數(shù)的測量系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 油氣管道發(fā)生泄漏時(shí)，流體介質(zhì)流出管道，管內(nèi)壓力驟降產(chǎn)生聲波。聲波沿管內(nèi)介 質(zhì)傳播，管道系統(tǒng)是由直管、彎頭、三通及變徑管等元件組成。當(dāng)泄漏聲波通過這些元件時(shí)， 都不同程度的存在衰減，有的聲能轉(zhuǎn)化為熱能，有的聲能被反射回聲源處。
[0003] 根據(jù)聲波導(dǎo)理論，聲波在直管段中傳播時(shí)常以平面波形式傳播。在平面波中，衰減 情況與衰減系數(shù)、離泄漏聲源距離的乘積成指數(shù)關(guān)系，通常表示為P = P〇e_ax。其中α為直管 段中的聲波衰減系數(shù)。而當(dāng)聲波經(jīng)過彎頭、三通、變徑管等時(shí)，由于流通界面突然發(fā)生變化， 這些結(jié)構(gòu)使管道內(nèi)傳播的平面波發(fā)生變化，聲場從平面波聲場變化為復(fù)雜多維波聲場，聲 波幅值衰減不再遵循平面波的衰減規(guī)律。目前常用的做法采用一個(gè)經(jīng)驗(yàn)修正系數(shù)σ來考慮 不同管道結(jié)構(gòu)對(duì)聲波衰減的影響，使直管段聲波衰減公式變?yōu)?Ρ = Ρ，°αχ，而此經(jīng)驗(yàn)修正系 數(shù)σ需要對(duì)具體的管道進(jìn)行實(shí)驗(yàn)擬合得到，一方面耗費(fèi)了大量的人力物力，另一方面得到的 公式也不具有普適性，影響音波泄漏檢測系統(tǒng)的適用性和推廣性。
[0004] 根據(jù)調(diào)研結(jié)果，現(xiàn)階段涉及聲波衰減系數(shù)的測量方法主要是首先選取需要測量的 固態(tài)材料作為樣品，然后選用超聲波檢測儀器，利用需要測量固態(tài)材料對(duì)超聲波檢測儀器 進(jìn)行調(diào)校。接著使用調(diào)整好的超聲波儀器，采用常規(guī)超聲波檢測方法對(duì)需要測量的固態(tài)材 料進(jìn)行超聲波檢測，至少記錄4次超聲波回波的聲壓幅值及聲程值，按記錄的超聲波回?fù)艿?聲壓幅值、聲程值，用常規(guī)方法建立聲壓、聲程乘積對(duì)數(shù)函數(shù)與聲程曲線圖，使用所建立的 曲線圖進(jìn)行線性擬合，擬合出線性函數(shù)關(guān)系式，線性函數(shù)式斜率即為現(xiàn)場被測量固態(tài)材料 的超聲波衰減系數(shù)。
[0005] 現(xiàn)有的專利較少涉及聲波在不同油氣管道結(jié)構(gòu)中的衰減模型，聲波在不同管道結(jié) 構(gòu)中的衰減大多數(shù)是通過經(jīng)驗(yàn)修正系數(shù)σ考慮的，對(duì)聲波在不同油氣管道結(jié)構(gòu)中的衰減系 數(shù)的測量沒有進(jìn)行具體描述，具體表現(xiàn)在：
[0006] (1)現(xiàn)油氣管道聲波衰減公式中為經(jīng)驗(yàn)修正系數(shù)，是將泄漏音波信號(hào) 頻率分成若干個(gè)頻段，然后測得這些頻段在不同泄漏點(diǎn)的聲壓振幅數(shù)據(jù)，通過直管段平面 聲波衰減公式P = P〇，x擬合得到的，這些頻段的劃分的主觀性較強(qiáng)，準(zhǔn)確性和一致性難以 保障，同時(shí)也增加了計(jì)算量。
[0007] (2)此經(jīng)驗(yàn)修正系數(shù)σ需要對(duì)具體的管道進(jìn)行實(shí)驗(yàn)擬合得到，一方面耗費(fèi)了大量的 人力物力，另一方面得到的公式也不具有普遍的適用性，影響音波泄漏檢測系統(tǒng)的適用性 和推廣性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于構(gòu)建不同管道結(jié)構(gòu)聲波 幅值衰減系數(shù)的測量系統(tǒng)，明確系統(tǒng)組成以及確定系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)泄漏聲波幅值衰減系數(shù)測量的 技術(shù)方案，建立具有普適性的泄漏聲波幅值衰減公式。
[0009] 不同管道結(jié)構(gòu)中聲波幅值衰減系數(shù)的測量系統(tǒng)，包括測試管道，所述的測試管道 的中間位置可拆卸的串聯(lián)待測管道結(jié)構(gòu)，在待測管道結(jié)構(gòu)的前一段測試管道和后一段測試 管道均安裝有采集管內(nèi)流體動(dòng)態(tài)壓力信號(hào)的音波傳感器，對(duì)不同工況下的泄漏產(chǎn)生的音波 信號(hào)進(jìn)行采集；同時(shí)在測試管道的首段和末端還安裝有采集測試管內(nèi)壓力、流量、溫度的傳 感器，所述的音波傳感器、采集測試管內(nèi)壓力、流量、溫度的傳感器均與數(shù)據(jù)處理裝置相連。
[0010] 所述的待測管道結(jié)構(gòu)可以是不同的管道結(jié)構(gòu)。
[0011] 進(jìn)一步的，在所述的測試管段的首端安裝壓縮機(jī)，氣體介質(zhì)經(jīng)壓縮機(jī)加壓后通過 冷干機(jī)過濾氣體的水分并冷卻壓縮氣體，由于經(jīng)過冷干機(jī)出口的壓力不穩(wěn)定，直接進(jìn)入到 測試管道會(huì)影響到試驗(yàn)結(jié)果，所以在冷干機(jī)之后設(shè)有高壓緩沖罐，此外高壓罐也具有為壓 縮機(jī)提供背壓的作用。為了能夠完成不同壓力等級(jí)的試驗(yàn)，在過濾器的出口安裝有精密減 壓閥，氣體經(jīng)過調(diào)壓器之后進(jìn)入到測試管段。
[0012] 進(jìn)一步的，在測試管道的不同位置處安裝有球閥和泄漏孔板，管線泄漏是通過球 閥和帶泄漏孔板的法蘭共同實(shí)現(xiàn)的。
[0013] 進(jìn)一步的，所述的泄漏孔板的孔徑設(shè)置不同的大小規(guī)格來模擬不同大小的泄漏。 并在管道起點(diǎn)安裝質(zhì)量流量控制器，它既可以起到流量計(jì)量的作用還可以調(diào)節(jié)進(jìn)入測試管 段的氣體的流量，使流動(dòng)進(jìn)入管道充分發(fā)展段，即進(jìn)入湍流段。
[0014] 進(jìn)一步的，所述的音波傳感器包括四個(gè)，在待測管道結(jié)構(gòu)的前一段測試管道安裝 兩個(gè)，分別為傳感器1、11，在待測管道結(jié)構(gòu)的后一段測試管道安裝兩個(gè)，分別為傳感器III、 IV;其中傳感器與待測不同管道結(jié)構(gòu)的最近距離應(yīng)大于待測管道直徑的3倍，避免管道截面 變化處氣流的擾動(dòng)影響。傳感器I和II的安裝間距與傳感器III和IV的間距相同，其中傳感 器安裝間距根據(jù)聲學(xué)測量標(biāo)準(zhǔn)ASTM E1050-98和GBIT 18696.2-2002確定，如下：
[0015] 傳感器安裝間距尺寸由測量頻率的范圍確定，根據(jù)對(duì)實(shí)驗(yàn)音波信號(hào)的頻域、時(shí)頻 域聯(lián)合分析可以得出，泄漏音波信號(hào)中頻率5-lOOHz的能量占優(yōu)，能夠測量到上限頻率的傳 聲器安裝間距根據(jù)公式
計(jì)算，下限頻率的安裝間距根據(jù)公式
i十算； 上限頻率的傳聲器安裝間距根據(jù)公式
計(jì)算；下限頻率的安裝間距根據(jù)公式
計(jì)算;其中：CQ為聲波在介質(zhì)中傳播的速度，f u為可測頻率的上限，h為可測頻率 下限;Su為上限頻率的傳聲器安裝間距;SiS下限頻率的傳聲器安裝間距。所以，對(duì)傳聲器的 安裝間距設(shè)計(jì)短、長兩套間距，短間距保證高頻信號(hào)的測量，長間距保證低頻信號(hào)的測量；
[0016] 進(jìn)一步的，所述的音波傳感器采用壓電傳聲器，所述的壓電傳聲器的探頭平面與 管道內(nèi)壁面平齊;該傳聲器可在高壓環(huán)境下工作，適于在有流的管道中使用;音波器安裝時(shí) 需要滿足絕緣要求。
[0017] 進(jìn)一步的，所述的數(shù)據(jù)處理裝置包括信號(hào)調(diào)理器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器與中控計(jì)算機(jī)，所述 的信號(hào)調(diào)理器為各個(gè)傳感器提供電源并進(jìn)行信號(hào)調(diào)理，模數(shù)轉(zhuǎn)換器將各個(gè)傳感器采集到的 模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，中控計(jì)算機(jī)統(tǒng)一接收并集中處理各傳感器信號(hào)。
[0018] 對(duì)上述采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的方法如下：
[0019] A.分別采用小波分析方法對(duì)待測管道結(jié)構(gòu)起、終點(diǎn)采集的原始泄漏音波信號(hào)進(jìn)行 處理得到不同頻段的聲波幅值，其中小波基選取sysmS或者db4;分解層數(shù)η根據(jù)采樣頻率F 確定，確定公式為：
獲得的管道起、終點(diǎn)聲波幅值為:Pol和Ρ〇2 ;
[0020] Β.將上一步中的起、終點(diǎn)聲波幅值帶入公式
，求得其聲波幅值衰減系數(shù)；
[0021] C.將上一步中的聲波幅值衰減系數(shù)帶入公式：
，求算出等效管長；
[0022] D.將等效管長代入公式^ = 即得出具有普遍適用性的聲波幅值衰減 公式;其中，Po為現(xiàn)場實(shí)際管道泄漏初始點(diǎn)聲波壓力幅值，Mpa;P為現(xiàn)場實(shí)際管道X處聲波壓 力幅值，Mpa;a為現(xiàn)場實(shí)際管道直管段中的聲波幅值衰減系數(shù);X為直管段管長，m; Xe3為不同 管道結(jié)構(gòu)的等效管長，m。
[0023] 本發(fā)明的有益效果如下：
[0024] 本發(fā)明通過構(gòu)建不同管道結(jié)構(gòu)中聲波幅值衰減系數(shù)的測量系統(tǒng)，可以避免對(duì)實(shí)際 輸氣管線進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)，節(jié)省大量的人力物力，同時(shí)根據(jù)測量出的不同管道結(jié)構(gòu)中聲波幅 值衰減系數(shù)計(jì)算等效管長建立普適性的管道聲波幅值衰減公式，增強(qiáng)音波泄漏檢測系統(tǒng)的 適用性和推廣性。本發(fā)明原理簡單，操作方便，測量結(jié)果準(zhǔn)確，增強(qiáng)了現(xiàn)階段基于聲波幅值 衰減和聲波幅值衰減模型進(jìn)行尤其管道泄漏定位系統(tǒng)的實(shí)用性。
【附圖說明】
[0025] 圖1為本發(fā)明不同管道結(jié)構(gòu)中聲波幅值衰減系數(shù)的測量系統(tǒng)組成示意圖；
[0026] 圖2為本發(fā)明不同管道結(jié)構(gòu)中聲波幅值衰減系數(shù)的測量的原理流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 為使本發(fā)明的技術(shù)方案更加清晰明了，參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0028] 如附圖1所示，不同管道結(jié)構(gòu)中聲波幅值衰減系數(shù)的測量系統(tǒng)由硬件部分和軟件 部分組成。硬件部分包括音波傳感器組、信號(hào)調(diào)理器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器與中控計(jì)算機(jī)組成以及通 過法蘭連接的可拆卸的不同管道結(jié)構(gòu)(彎管、變徑管、分支管等），具體如下：
[0029] 測量系統(tǒng)包括測試管道，所述的測試管道的中間位置可拆卸的串聯(lián)待測管道結(jié) 構(gòu)，在待測管道結(jié)構(gòu)的前一段測試管道和后一段測試管道均安裝有采集管內(nèi)流體動(dòng)態(tài)壓力 信號(hào)的音波傳感器，對(duì)不同工況下的泄漏產(chǎn)生的音波信號(hào)進(jìn)行采集；同時(shí)在測試管道的首 段和末端還安裝有采集測試管內(nèi)壓力、流量、溫度的傳感器，所述的音波傳感器、采集測試 管內(nèi)壓力、流量、溫度的傳感器均與數(shù)據(jù)處理裝置相連。待測管道結(jié)構(gòu)可以是不同的管道結(jié) 構(gòu)。
[0030] 進(jìn)一步的，在測試管段的首端安裝壓縮機(jī)，氣體介質(zhì)經(jīng)壓縮機(jī)加壓后通過冷干機(jī) 過濾氣體的水分并冷卻壓縮氣體，由于經(jīng)過冷干機(jī)出口的壓力不穩(wěn)定，直接進(jìn)入到測試管 道會(huì)影響到試驗(yàn)結(jié)果，所以在冷干機(jī)之后設(shè)有高壓緩沖罐，此外高壓罐也具有為壓縮機(jī)提 供背壓的作用。為了能夠完成不同壓力等級(jí)的試驗(yàn)，在過濾器的出口安裝有精密減壓閥，氣 體經(jīng)過調(diào)壓器之后進(jìn)入到測試管段。
[0031] 進(jìn)一步的，在測試管道的不同位置處安裝有球閥和泄漏孔板，管線泄漏是通過球 閥和帶泄漏孔板的法蘭共同實(shí)現(xiàn)的。
[0032] 進(jìn)一步的，泄漏孔板的孔徑設(shè)置不同的大小規(guī)格來模擬不同大小的泄漏。并在管 道起點(diǎn)安裝質(zhì)量流量控制器，它既可以起到流量計(jì)量的作用還可以調(diào)節(jié)進(jìn)入測試管段的氣 體的流量，使流動(dòng)進(jìn)入管道充分發(fā)展段，即進(jìn)入湍流段。
[0033] 進(jìn)一步的，音波傳感器包括四個(gè)，在待測管道結(jié)構(gòu)的前一段測試管道安裝兩個(gè)，分 別為傳感器1、11，在待測管道結(jié)構(gòu)的后一段測試管道安裝兩個(gè)，分別為傳感器III、IV;其中 傳感器與待測不同管道結(jié)構(gòu)的最近距離應(yīng)大于待測管道直徑的3倍，避免管道截面變化處 氣流的擾動(dòng)影響。傳感器I和II的安裝間距與傳感器III和IV的間距相同，其中傳感器安裝 間距根據(jù)聲學(xué)測量標(biāo)準(zhǔn)ASTM E1050-98和GBIT 18696.2-2002確定，如下：
[0034] 傳感器安裝間距尺寸由測量頻率的范圍確定，根據(jù)對(duì)實(shí)驗(yàn)音波信號(hào)的頻域、時(shí)頻 域聯(lián)合分析可以得出，泄漏音波信號(hào)中頻率5-lOOHz的能量占優(yōu)，能夠測量到上限頻率的傳 聲器安裝間距根據(jù)公式
計(jì)算，下限頻率的安裝間距根據(jù)公式
計(jì)算； 上限頻率的傳聲器安裝間距根據(jù)公式
_計(jì)算；下限頻率的安裝間距根據(jù)公式
h十算;其中：Co為聲波在介質(zhì)中傳播的速度，fu為可測頻率的上限，h為可測頻率 下限;Su為上限頻率的傳聲器安裝間距;SiS下限頻率的傳聲器安裝間距。所以，對(duì)傳聲器的 安裝間距設(shè)計(jì)短、長兩套間距，短間距保證高頻信號(hào)的測量，長間距保證低頻信號(hào)的測量；
[0035] 進(jìn)一步的，音波傳感器采集管內(nèi)流體動(dòng)態(tài)壓力信號(hào)，信號(hào)調(diào)理器為音波傳感器提 供電源并進(jìn)行信號(hào)調(diào)理，模數(shù)轉(zhuǎn)換器將音波傳感器采集到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，中 控計(jì)算機(jī)統(tǒng)一接收并集中處理各傳感器信號(hào)。軟件系統(tǒng)安裝于中控計(jì)算機(jī)，由Labview軟件 編制，實(shí)現(xiàn)音波信號(hào)實(shí)時(shí)顯示、濾波、特征提取。
[0036] 如附圖1所示，首先氣體介質(zhì)經(jīng)壓縮機(jī)加壓后通過冷干機(jī)過濾氣體的水分并冷卻 壓縮氣體，氣體經(jīng)過調(diào)壓器調(diào)壓后進(jìn)入待測管段。
[0037] 在聲波傳感器上游處模擬泄漏，泄漏通過安裝球閥和孔板的方式實(shí)現(xiàn)，球閥控制 泄漏發(fā)生快慢，孔板控制泄漏孔徑。
[0038] 在管道測試段的起、終點(diǎn)以及中間位置安裝有數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，對(duì)測試管道的常規(guī) 數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。通過采集的數(shù)據(jù)計(jì)算直管道聲波衰減系數(shù)α。
[0039] 進(jìn)一步，有流情況下直管段聲波衰減系數(shù)α的計(jì)算公式為：
[0041]其中：管道直徑r，m;介質(zhì)密度P〇，kg/m3;角頻率@，w = 2才，f為頻段聲波的中心頻 率，Hz;管內(nèi)聲波傳播速度c，m/s;介質(zhì)切變黏滯系數(shù)n'，Pa · s;容變黏滯系數(shù)n"，Pa · s;熱 傳導(dǎo)系數(shù)x，w/(m · K);介質(zhì)的定容比熱Cv，kj/(kg · K);定壓比熱CP，kj/(kg · K) ;F弗勞德 數(shù);Μ馬赫數(shù)。
[0042] 待測的不同管道結(jié)構(gòu)通過法蘭和測試管段進(jìn)行連接，在不同管道結(jié)構(gòu)測試段的 起、終點(diǎn)安裝有聲波傳感器，對(duì)不同工況下的泄漏產(chǎn)生的聲波信號(hào)進(jìn)行采集。采用小波分析 對(duì)采集的泄漏音波信號(hào)進(jìn)行處理得到不同頻段的聲波幅值，小波基采用sym8或者db4;根據(jù) 聲波信號(hào)的采樣頻率F以及頻段的要求確定小波分析的分解層數(shù)n，可得待測管道結(jié)構(gòu)起終 點(diǎn)的聲波幅值Pol和Ρ〇2。
[0043] 于是其聲波幅值衰減系數(shù)可根據(jù)公式
計(jì)算出來，然后根據(jù)公式.
計(jì)算等效管長，最終確定具有普適性的聲波幅值衰減公式p = ;其中，pQ為現(xiàn)場實(shí) 際管道泄漏初始點(diǎn)聲波壓力幅值，Mpa;P為現(xiàn)場實(shí)際管道X處聲波壓力幅值，Mpa;a為現(xiàn)場實(shí) 際管道直管段中的聲波幅值衰減系數(shù);X為直管段管長，m;Xe3為不同管道結(jié)構(gòu)的等效管長， m〇
[0044] 上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范 圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不 需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 不同管道結(jié)構(gòu)中聲波幅值衰減系數(shù)的測量系統(tǒng)，其特征在于:包括測試管道，所述的 測試管道的中間位置可拆卸的串聯(lián)待測管道結(jié)構(gòu)，在待測管道結(jié)構(gòu)的前一段測試管道和后 一段測試管道均安裝有采集管內(nèi)流體動(dòng)態(tài)壓力信號(hào)的音波傳感器，對(duì)不同工況下的泄漏產(chǎn) 生的音波信號(hào)進(jìn)行采集；同時(shí)在測試管道的首段和末端還安裝有采集測試管內(nèi)壓力、流量、 溫度的傳感器，所述的音波傳感器、采集測試管內(nèi)壓力、流量、溫度的傳感器均與數(shù)據(jù)處理 裝置相連。2. 如權(quán)利要求1所述的不同管道結(jié)構(gòu)中聲波幅值衰減系數(shù)的測量系統(tǒng)，其特征在于:在 所述的測試管段的首端安裝壓縮機(jī)，氣體介質(zhì)經(jīng)壓縮機(jī)加壓后通過冷干機(jī)過濾氣體的水分 并冷卻壓縮氣體;所以在冷干機(jī)之后設(shè)有高壓緩沖罐。3. 如權(quán)利要求2所述的不同管道結(jié)構(gòu)中聲波幅值衰減系數(shù)的測量系統(tǒng)，其特征在于:為 了能夠完成不同壓力等級(jí)的試驗(yàn)，在高壓緩沖罐的出口安裝有精密減壓閥，氣體經(jīng)過調(diào)壓 器之后進(jìn)入到測試管段。4. 如權(quán)利要求1所述的不同管道結(jié)構(gòu)中聲波幅值衰減系數(shù)的測量系統(tǒng)，其特征在于:在 所述測試管道的不同位置安裝有球閥和泄漏孔板，測試管泄漏是通過球閥和帶泄漏孔板的 法蘭共同實(shí)現(xiàn)的。5. 如權(quán)利要求1所述的不同管道結(jié)構(gòu)中聲波幅值衰減系數(shù)的測量系統(tǒng)，其特征在于:所 述的泄漏孔板的孔徑設(shè)置不同的大小來模擬不同大小的泄漏，且在測試管道起點(diǎn)安裝質(zhì)量 流量控制器。6. 如權(quán)利要求1所述的不同管道結(jié)構(gòu)中聲波幅值衰減系數(shù)的測量系統(tǒng)，其特征在于:所 述的音波傳感器包括四個(gè)，在待測管道結(jié)構(gòu)的前一段測試管道安裝兩個(gè)，分別為傳感器I、 II，在不同管道結(jié)構(gòu)的后一段測試管道安裝兩個(gè)，分別為傳感器III、IV;其中傳感器與待測 不同管道結(jié)構(gòu)的最近距離應(yīng)大于待測管道直徑的3倍;傳感器I和II的安裝間距與傳感器 III和IV的間距相同。7. 如權(quán)利要求1所述的不同管道結(jié)構(gòu)中聲波幅值衰減系數(shù)的測量系統(tǒng)，其特征在于:傳 感器I和II的安裝間距與傳感器III和IV的安裝間距均由測量頻率的范圍確定，上限頻率的 傳聲器安裝間距根據(jù)公式4 計(jì)算；下限頻率的安裝間距根據(jù)公式S =〇.〇3$4十 算;其中：Co為聲波在介質(zhì)中傳播的速度，fu為可測頻率的上限，h為可測頻率下限；Su為上 限頻率的傳聲器安裝間距;S1為下限頻率的傳聲器安裝間距。8. 如權(quán)利要求1所述的不同管道結(jié)構(gòu)中聲波幅值衰減系數(shù)的測量系統(tǒng)，其特征在于:所 述的音波傳感器采用壓電傳聲器，所述的壓電傳聲器的探頭平面與管道內(nèi)壁面平齊。9. 如權(quán)利要求1所述的不同管道結(jié)構(gòu)中聲波幅值衰減系數(shù)的測量系統(tǒng)，其特征在于:所 述的數(shù)據(jù)處理裝置包括信號(hào)調(diào)理器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器與中控計(jì)算機(jī)，所述的信號(hào)調(diào)理器為各個(gè) 傳感器提供電源并進(jìn)行信號(hào)調(diào)理，模數(shù)轉(zhuǎn)換器將各個(gè)傳感器采集到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字 信號(hào)，中控計(jì)算機(jī)統(tǒng)一接收并集中處理各傳感器信號(hào)。10. 采用權(quán)利要求1-9任一所述的系統(tǒng)進(jìn)行不同管道結(jié)構(gòu)中聲波幅值衰減系數(shù)測量的 方法，其特征在于： A:分別采用小波分析方法對(duì)待測管道結(jié)構(gòu)起、終點(diǎn)采集的原始泄漏音波信號(hào)進(jìn)行處理 得到不同頻段的聲波幅值，其中小波基選取sysmS或者db4;分解層數(shù)η根據(jù)采樣頻率F確定， 確定公式為：，獲得的待測管道結(jié)構(gòu)的起、終點(diǎn)聲波幅值為:Pc1I和Pc l2 ; B:將上一步中的起、終點(diǎn)聲波幅值帶入公式：得其聲波幅值衰減系數(shù)； C:將上一步中的聲波幅值衰減系數(shù)帶入公式其中，α為直管道聲波衰減系 數(shù)，求算出等效管長； D:將等效管長代入公式:P = ,即得出普適性的聲波幅值衰減規(guī)律;其中，Po為 現(xiàn)場實(shí)際管道泄漏初始點(diǎn)聲波壓力幅值，Mpa;P為現(xiàn)場實(shí)際管道X處聲波壓力幅值，Mpa;a為 現(xiàn)場實(shí)際管道直管段中的聲波幅值衰減系數(shù);x為直管段管長，m;X(3為不同管道結(jié)構(gòu)的等效 管長，m 〇
【文檔編號(hào)】G01N29/11GK106018561SQ201610321616
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月13日
【發(fā)明人】李玉星, 張玉乾, 劉翠偉, 胡其會(huì), 王武昌, 朱建魯, 韓輝, 錢昊鋮, 紀(jì)健, 梁杰
【申請(qǐng)人】中國石油大學(xué)(華東)