[發明專利]一種燃氣管道泄漏檢測用模擬測量裝置及其測試方法

有效

• 申請號: 201910385938.2
• 申請日: 2019-05-09
• 公開（公告）號: CN110307946B
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 趙敖寒;馬衍坤;李堯斌;敬文霞;王強
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: G01M3/24
• 分類號: G01M3/24;G01H17/00;G01N33/24
• 代理公司: 合肥順超知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 34120
• 代理人: 周發軍

1.一種燃氣管道泄漏檢測用模擬測量裝置，其特征在于：該測量裝置包括箱體單元、聲波測試單元及土體狀況監測單元；

所述箱體單元包括填土箱、墊塊、頂板和加載活塞，所述填土箱的殼體由透明可視材料制成，所述填土箱上端開口處的頂板為能夠豎直位移的活動板，且頂板開設有一個通孔，左側面板以及底側面板各自開設有若干均勻布置的預留孔；所述加載活塞的底端與填土箱的頂板相抵，能夠對填土箱填充的復合土體進行壓力補充，模擬復合土體在不同埋深的實際受力狀況；

所述聲波測試單元包括聲波采集設備、聲波測試探頭和脈沖源，所述脈沖源嵌入通孔，并向復合土體發出聲波信號；所述聲波測試探頭嵌入左側面板以及底側面板的預留孔，并接收經復合土體傳輸后的聲波信號；

所述土體狀況監測單元包括刻度尺、土壤濕度測量儀、土壤濕度測試探針，所述刻度尺沿豎直方向固定于填土箱的右側面板處，所述土壤濕度測試探針的一端貫穿填土箱的右側面板并設置在復合土體的各層土體中，另一端與土壤濕度測量儀連接。

2.根據權利要求1所述的燃氣管道泄漏檢測用模擬測量裝置，其特征在于：所述填土箱由聚甲基丙烯酸甲酯材料制成。

3.根據權利要求1所述的燃氣管道泄漏檢測用模擬測量裝置，其特征在于：所述填土箱的頂板內壁固定有橡膠墊。

4.根據權利要求1所述的燃氣管道泄漏檢測用模擬測量裝置，其特征在于：所述通孔、預留孔的末端均設置有用來保證脈沖源或聲波測試探頭與土壤耦合接觸、防止聲波信號衰減失真的耦合墊片。

5.根據權利要求1所述的燃氣管道泄漏檢測用模擬測量裝置，其特征在于：所述填土箱的左側面板開設有至少3個均勻布置的預留孔，所述填土箱的底側面板開設有3-6個均勻布置的預留孔。

6.一種如權利要求1所述燃氣管道泄漏檢測用模擬測量裝置的測試方法，其特征在于包括如下步驟：

1)在地面垂直向埋地燃氣管道所在位置鉆孔，鉆孔長度為L，每隔8-20cm取一份土壤樣品，測試每一份土壤的濕度和密度，并根據實測不同位置土壤的濕度和密度將土體分為n層，n為正整數；

2)配置不同濕度和密度的土壤，分層鋪設在填土箱內，每一層土壤的厚度為h_i，按照以下公式計算，

其中，H為填土箱的高度，l_i為埋地燃氣管道上方某一層土體的厚度，L為鉆孔長度；

3)在鋪設土壤時，將土壤濕度測試探針分別置于各層土壤之中，并將數據傳輸線從填土箱中引出，并與土壤濕度測量儀連接；

4)土壤鋪設完畢后將橡膠墊、頂板依次放置在復合土體的上方，利用加載活塞對復合土體施加載荷P，P按照以下公式計算，

P＝(l_i-h_i)·s·ρ_i

其中，h_i為填土箱內某一層土壤的厚度，l_i為埋地燃氣管道上方某一層土體的厚度，s為填土箱的底面積，ρ_i為第i層土壤的容重；

5)將脈沖源穿過通孔與耦合墊片接觸，將聲波測試探頭穿過預留孔與耦合墊片接觸；

6)利用脈沖源向復合土體發出主頻為14kHz，頻帶范圍為0～20kHz的聲波信號；并利用聲波測試儀采集不同位置處的聲波信號；

7)對不同位置采集的聲波信號進行分析，計算土壤中聲波的衰減系數；從聲波衰減系數入手，分析得出聲波在不同密度、不同濕度的復合土體中的傳播規律；衰減系數α按照以下公式計算，

其中，A₁為脈沖源的發射信號幅值，A₂為聲波測試探頭的接收信號幅值，a為脈沖源到聲波測試探頭的水平距離，b為脈沖源到聲波測試探頭的垂直距離。