[實用新型]一種用于高壓管道內流體泄漏監測的次聲與低頻聲傳感器

無效

• 申請號: 201020268590.3
• 申請日: 2010-07-20
• 公開（公告）號: CN201764261U
• 公開（公告）日: 2011-03-16
• 發明（設計）人: 楊亦春;滕鵬曉
• 申請（專利權）人: 中國科學院聲學研究所
• 主分類號: F17D5/06
• 分類號: F17D5/06
• 代理公司: 北京法思騰知識產權代理有限公司 11318
• 代理人: 楊小蓉;高宇

技術領域

本實用新型涉及次聲波和低頻聲波測量傳感器，具體地說，本實用新型涉及一種用于高壓管道內流體泄漏監測的次聲與低頻聲傳感器，以檢測高壓氣、液管道內的流體泄漏時產生的次聲波和低頻聲波。

背景技術

天然氣或者石油輸送管道由于受到腐蝕、內部缺陷或者突發性的自然災害(如地震、滑坡、河流沖擊)以及人為破壞等因素的影響造成的管道的破裂而引發泄漏，造成巨大的經濟損失，威脅到正常的生產生活。因此使用傳感器檢測管道泄漏至關重要，可以為及早發現事故地點，節省大量的人力物力。高壓氣、液管道內的流體泄漏時，其發出的泄漏信號與背景噪聲信號有很大的區別，其頻譜集中在低頻區段，因此，正確捕獲提取低頻泄漏信號成為定位泄漏地點的關鍵。

次聲波和低頻聲波測漏監測裝置就是通過安裝在管道上的次聲波和低頻聲波傳感器采集管道中的次聲波和低頻聲波并通過數據采集處理裝置進行處理，定位泄漏地點。因此，傳感器的選擇就十分關鍵，它的性能關系到能否準確捕獲泄漏時產生的低頻聲信號，其信號精度直接決定了后續定位結果的精確程度。

中國實用新型專利ZL200720153846.4和ZL200720153848.3利用兩個監測傳感器分別通過連接管與各自對應的泄放管的閥門連接來監測液體管道泄漏、ZL200820078616.0和發明專利申請200810056453.0描述了包括多個聲學傳感器、多個現場數據采集器、中心服務器以及通信網絡組成的管道檢漏定位系統，采用嵌入式PC+數據采集卡+GPS精確授時的方式對泄漏位置進行定位。美國專利US6,138,512講述了一種定位泄漏位置的方法，通過多點采集波形能量、分離出多種能量在介質中傳播模式，最后通過互相關方法定點泄漏位置；US5,416,724講述了管道泄漏檢測方法，通過在管道上多點布置傳感器并采集數據傳輸給中央處理器處理數據，將線性預測編碼倒譜系數作為信號特征，通過模式匹配分析來確定是否發生泄漏，如果有，尋找信號特征最大的兩個相鄰傳感器的位置，再利用管道傳輸特性和兩個相鄰傳感器的相對幅度來精確定位泄漏位置；US5,675,506講述了一種定位泄漏位置的方法，對采集音頻信號進行倒譜分析提取信號特征，最后進行模式匹配來指使是否發生泄漏以及定位泄漏位置。

上述專利在音波監測系統的構成以及定位方法方面進行了創新，但是在傳感器方面并沒有突破，所采用的傳感器并不是專門針對泄漏特征低頻信號而設計。

鑒于在高壓管道內的高壓工作環境，不能簡單地直接采用已有的電容式傳感器，目前應用廣泛的是壓電傳感器，這種傳感器工作原理是利用石英、酒石酸鉀鈉和磷酸二氫胺等壓電材料對泄漏信號進行敏感，將其轉換為電信號進行測量，但是，他們對次聲波和低頻聲波響應的靈敏度低，無法準確捕獲泄漏時產生的次聲與低頻聲信號，并且無法克服高靜態壓力的影響；還有一種是硅壓阻式壓力傳感器，采用硅壓阻原理，這種傳感器可以捕獲到泄漏時的次聲與低頻聲信號，但是，同樣無法克服高靜態壓力的影響，并且由于硅壓阻壓力傳感器是以硅材料為基礎的物性型傳感器，硅材料受環境溫度影響較大，會產生很大的零點溫度漂移和靈敏度溫度漂移，對提高器件的穩定性很不利。

實用新型內容

本實用新型的目的是：為克服現有常用的壓電傳感器和硅壓阻式壓力傳感器在高壓管道油、氣泄漏監測上的問題，從而提供一種用于高壓管道內流體泄漏監測的次聲與低頻聲傳感器。

為實現上述發明目的，本實用新型提供了一種用于高壓管道內流體泄漏監測的次聲與低頻聲傳感器，其特征在于，該次聲與低頻聲傳感器采用帶有均壓孔的電容式傳感器4，所述的電容式傳感器通過敏感器底座7設置于耐壓前腔3內，所述的耐壓前腔3和敏感器底座7之間形成一個高壓環境；所述的敏感器底座7上設有均壓孔26，以使電容式傳感器4工作在均壓環境中；

所述的耐壓前腔3上設置有進聲口1；該進聲口1處和電容式傳感器4之間填充氣體濾清器2或透聲隔離器24；當檢測高壓氣體管道泄漏時，耐壓前腔進聲口1處填充對氣體的濾清器2；當檢測高壓液體管道泄漏時，耐壓前腔進聲口1處填充透聲隔離器24，并且耐壓前腔內部充滿透聲液體；

所述的敏感器底座7上密封穿設信號傳導體，用于將電容傳聲器4產生的信號通過該信號傳導體輸出。

所述的電容傳聲器4的敏感膜18為厚度小于等于7μm的金屬膜，敏感膜18與電容傳聲器的后極板19之間的距離小于等于100μm，后極板19固連在電容傳感器絕緣板31上。

所述的耐壓前腔3與敏感器底座7的材質均為不銹鋼。

所述的氣體濾清器2的材料為海綿。