[发明专利]一种用于高压管道内流体泄漏监测的次声与低频声传感器

说明书

技术领域

本发明涉及次声波和低频声波测量传感器，具体地说，本发明涉及一种用于高压管道内流体泄漏监测的次声与低频声传感器，以检测高压气、液管道内的流体泄漏时产生的次声波和低频声波。

背景技术

天然气或者石油输送管道由于受到腐蚀、内部缺陷或者突发性的自然灾害(如地震、滑坡、河流冲击)以及人为破坏等因素的影响造成的管道的破裂而引发泄漏，造成巨大的经济损失，威胁到正常的生产生活。因此使用传感器检测管道泄漏至关重要，可以为及早发现事故地点，节省大量的人力物力。高压气、液管道内的流体泄漏时，其发出的泄漏信号与背景噪声信号有很大的区别，其频谱集中在低频区段，因此，正确捕获提取低频泄漏信号成为定位泄漏地点的关键。

次声波和低频声波测漏监测装置就是通过安装在管道上的次声波和低频声波传感器采集管道中的次声波和低频声波并通过数据采集处理装置进行处理，定位泄漏地点。因此，传感器的选择就十分关键，它的性能关系到能否准确捕获泄漏时产生的低频声信号，其信号精度直接决定了后续定位结果的精确程度。

中国发明专利ZL200720153846.4和ZL200720153848.3利用两个监测传感器分别通过连接管与各自对应的泄放管的阀门连接来监测液体管道泄漏、ZL200820078616.0和发明专利申请200810056453.0描述了包括多个声学传感器、多个现场数据采集器、中心服务器以及通信网络组成的管道检漏定位系统，采用嵌入式PC+数据采集卡+GPS精确授时的方式对泄漏位置进行定位。美国专利US6,138,512讲述了一种定位泄漏位置的方法，通过多点采集波形能量、分离出多种能量在介质中传播模式，最后通过互相关方法定点泄漏位置；US5,416,724讲述了管道泄漏检测方法，通过在管道上多点布置传感器并采集数据传输给中央处理器处理数据，将线性预测编码倒谱系数作为信号特征，通过模式匹配分析来确定是否发生泄漏，如果有，寻找信号特征最大的两个相邻传感器的位置，再利用管道传输特性和两个相邻传感器的相对幅度来精确定位泄漏位置；US5,675,506讲述了一种定位泄漏位置的方法，对采集音频信号进行倒谱分析提取信号特征，最后进行模式匹配来指使是否发生泄漏以及定位泄漏位置。

上述专利在音波监测系统的构成以及定位方法方面进行了创新，但是在传感器方面并没有突破，所采用的传感器并不是专门针对泄漏特征低频信号而设计。

鉴于在高压管道内的高压工作环境，不能简单地直接采用已有的电容式传感器，目前应用广泛的是压电传感器，这种传感器工作原理是利用石英、酒石酸钾钠和磷酸二氢胺等压电材料对泄漏信号进行敏感，将其转换为电信号进行测量，但是，他们对次声波和低频声波响应的灵敏度低，无法准确捕获泄漏时产生的次声与低频声信号，并且无法克服高静态压力的影响；还有一种是硅压阻式压力传感器，采用硅压阻原理，这种传感器可以捕获到泄漏时的次声与低频声信号，但是，同样无法克服高静态压力的影响，并且由于硅压阻压力传感器是以硅材料为基础的物性型传感器，硅材料受环境温度影响较大，会产生很大的零点温度漂移和灵敏度温度漂移，对提高器件的稳定性很不利。

发明内容

本发明的目的是：为克服现有常用的压电传感器和硅压阻式压力传感器在高压管道油、气泄漏监测上的问题，从而提供一种用于高压管道内流体泄漏监测的次声与低频声传感器。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种用于高压管道内流体泄漏监测的次声与低频声传感器，其特征在于，该次声与低频声传感器采用带有均压孔的电容式传感器4，所述的电容式传感器通过敏感器底座7设置于耐压前腔3内，所述的耐压前腔3和敏感器底座7之间形成一个高压环境；所述的敏感器底座7上设有均压孔26，以使电容式传感器4工作在均压环境中；

所述的耐压前腔3上设置有进声口1；该进声口1处和电容式传感器4之间填充气体滤清器2或透声隔离器24；当检测高压气体管道泄漏时，耐压前腔进声口1处填充对气体的滤清器2；当检测高压液体管道泄漏时，耐压前腔进声口1处填充透声隔离器24，并且耐压前腔内部充满透声液体；

所述的敏感器底座7上密封穿设信号传导体，用于将电容传声器4产生的信号通过该信号传导体输出。

所述的电容传声器4的敏感膜18为厚度小于等于7μm的金属膜，敏感膜18与电容传声器的后极板19之间的距离小于等于100μm，后极板19固连在电容传感器绝缘板31上。

所述的耐压前腔3与敏感器底座7的材质均为不锈钢。

所述的气体滤清器2的材料为海绵。