[發明專利]一種無線無源損傷泄漏監測系統及其控制方法

有效

• 申請號: 202110293500.9
• 申請日: 2021-03-18
• 公開（公告）號: CN113154268B
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發明（設計）人: 馬登龍;何佳霖;解云川;高建民;姜洪權
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: F17D5/06
• 分類號: F17D5/06
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 馬貴香

1.一種無線無源損傷泄漏監測系統的控制方法，其特征在于，系統包括：無源柔性壓電傳感及無線射頻發送模塊（1）、無線射頻動態閱讀模塊（2）、現場處理顯示模塊（3）和遠程信息中心（4）；

所述無源柔性壓電傳感及無線射頻發送模塊（1），包括柔性聲波傳感器（100）和無源標簽（101），用于采集監測目標損傷后所產生的聲波信號，進而通過柔性聲波傳感器（100）轉化為電壓信號，在通過無線射頻動態閱讀模塊（2）外部供電時，經過調理電路（103）寫入無源標簽（101）；

所述無線射頻動態閱讀模塊（2），用于在進行閱讀掃描時為無源柔性壓電傳感及無線射頻發送模塊（1）供電，并通過天線讀取無源標簽（101）信號，并將其發送到現場處理顯示模塊（3）；

所述現場處理顯示模塊（3），用于收集來自無線射頻動態閱讀模塊（2）的信息并根據模塊自身含有的相關的管道損傷泄漏計算模型算法進行分析處理，執行管道損傷狀態判別；

所述柔性聲波傳感器（100）通過粘性介質粘貼在管道上，將管道損傷所產生的聲波振動信號轉化為電壓信號；

所述柔性聲波傳感器（100）為高分子柔性壓電薄膜，所述高分子柔性壓電薄膜通過絲網印刷或真空濺射制備電極，在印刷電極的同時，印刷射頻發射電路，將無源標簽（101）植入高分子柔性壓電薄膜中；高分子柔性壓電薄膜纏繞或粘貼到管道上；

所述無源標簽（101）在外部閱讀器（200）讀取時通過發射天線（102）將信號傳輸出去；閱讀器（200）發出的射頻信號對無源標簽（101）進行供電，通過持續間斷地發出射頻信號，讀出一段時間中各個時刻中無源標簽（101）的信號，形成一段時間序列，由遠程信息中心（4）進行處理；

所述無線射頻動態閱讀模塊（2）包括閱讀器（200），接收天線（201）和電源（202）；

所述閱讀器（200）用于通過發出間斷持續的射頻信號與對無源標簽（101）中的數據進行讀取和擦除；

所述接收天線（201）用于在無源標簽（101）和閱讀器（200）之間傳遞射頻信號；

所述電源（202）用于為無線射頻動態閱讀模塊（2）供電；

所述現場處理顯示模塊（3）包括聲波信號顯示界面（300）、信號解調和處理模塊（301）和損傷信息顯示界面（302）；

所述聲波信號顯示界面（300）用于將柔性聲波傳感器（100）產生后經過調解與傳輸的信號顯示；

所述信號解調和處理模塊（301）用于處理接收的信號，對管道損傷泄漏狀態進行判別；所述信號解調和處理模塊（301）依據射頻信號解調算法、聲波信號恢復算法、缺陷辨識算法建立相應模型，處理接收信號，對管道損傷泄漏狀態進行判別；所述信號解調和處理模塊（301）包括射頻信號解調單元、聲波信號恢復單元、缺陷辨識單元，現場處理顯示模塊（3）接收來自閱讀器（200）信號，通過射頻信號解調單元，分離出載波攜帶的損傷信號，利用聲波信號恢復單元恢復由于損傷泄漏引起的聲波信號特征，利用缺陷辨識單元，判斷損傷失效狀態；

所述損傷信息顯示界面（302）用于將判別結果進行顯示；

方法包括以下步驟：

柔性聲波傳感器（100）采集監測目標所發出的聲波信號，在無線射頻動態閱讀模塊（2）無線供電時，通過調理電路（103）存儲在無源標簽（101）中；

無線射頻動態閱讀模塊（2）采集存儲在無源標簽（101）中的信號，間斷讀取出一段聲波信號序列；將采集到的聲波信號傳輸到現場處理顯示模塊（3）；

現場處理顯示模塊（3）通過信號處理與分析，定性判斷管道的損傷狀態，并通過信號對損傷位置進行定位，定量分析管道的損傷大小。

2.根據權利要求1所述的一種無線無源損傷泄漏監測系統的控制方法，其特征在于，所述判別結果包括顯示管道有無出現損傷、損傷程度的大小以及損傷的位置坐標。

3.根據權利要求1所述的一種無線無源損傷泄漏監測系統的控制方法，其特征在于，

所述遠程信息中心（4），用于協同控制無源柔性壓電傳感及無線射頻發送模塊（1）、無線射頻動態閱讀模塊（2）和現場處理顯示模塊（3），并對分析處理所得到的結果進行儲存管理。