[发明专利]用于检测泄漏的振动传感器

说明书

一种用于检测泄漏的振动传感器。该传感器包括支撑结构、压电膜、第一惯性质量块和第一弹性构件，该第一弹性构件配置成抑制压电膜的振荡。第一弹性构件被放置在第一惯性质量块与压电膜之间，并且具有与压电膜接触的第一侧和与第一惯性质量块接触的第二侧。振动传感器具有在指示泄漏的振动频率范围内的谐振频率范围。

本申请是国际申请日为2012年1月30日、国际申请号为PCT/IL2012/050031、国家申请号为201280010959.2、发明名称为“管道网络中的泄漏检测的方法和系统”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及用于检测管道系统中的泄漏的设备和方法。

背景技术

泄漏的存在代表资源的损失以及经济损失。在某些情况下，例如，当流体是有毒的或可燃的材料时，泄漏的存在能够造成危险的情形。

泄漏能够通常以两种方式来检测。第一种方式是通过检测从容器漏出的物质。第二种方式是通过检测某些与泄漏相关的属性，诸如，压力下降、声发射、体积平衡的变化以及温度变化。

当泄漏发生时，泄漏产生振动，该振动通过管道的材料、通过管道中的流体以及通过与管道和泄漏物相邻的介质来传播。泄漏振动和管线声特性很大地取决于管道的尺寸和材料。如果管线被埋起来，则传输特性还取决于掩埋管线的泥土的类型。

指示金属管道系统中水泄漏的频率是在400-1500Hz的范围内。声学方法经常用在水系中的泄漏检测和管道检查中。在这些方法中，在水系统中的管道上、地上或墙壁上的一个或多个位置处放置压电振动检测器和加速度计。压电检测器被构造成具有相对较高的共振频率和在较低频率中的平坦响应的弹簧质量系统(spring-mass system)。检测器通常设计成具有明显超出指示水泄漏的频率的共振频率，使得水检测过程中所使用的频率处于检测器的平坦、线性响应区中。

Jefferies的美国专利No.7,360,413公开了一种无线水流监视和泄漏检测系统，其包括基站、存储器以及配置成控制该系统的操作并且分析所存储的数据的中央处理单元。在具有多个水装置(water fixture)的设施(facility)中，在水装置的供给线上安装无线流量传感器节点(wireless flow sensor node)。无线流量传感器节点能够周期地读取并且存储与在水装置处出现的流动状态或者非流动状态对应的数据点。协调器节点在多个无线流传感器节点与基站之间无线地转发数据。基站配置成确定在任何水装置中是否存在泄漏。

Roy的美国专利6,789,411公开了用于检测地下水管道中的泄漏的装置。检漏器(hydrophone)监视沿着管道流动的水并且当流量参数高于最大值或低于最小值时产生警报信号。无线电发射机将警报信息传输至远程接收机。

发明内容

本发明提供了用于向一个或更多个接受器输送诸如水或气体等流体的流体分配系统的至少一部分中的泄漏检测的设备和方法。管道网络中要执行泄漏检测的部分可以是例如)市政管道网络的一部分，在这种情况中，管道网络将跨越于一个地理区域。作为另一示例，管道网络中要执行泄漏检测的部分可以局限于单个建筑物。管道网络的一部分或全部可访问，并且管道网络的一部分或全部可被隐藏，例如，埋在地下或者容纳在墙壁中。

本发明的设备包括在任何时间确定设备的位置的振动传感器，诸如扩音器和定位器。定位器可包括例如用于从全球定位卫星(GPS)或角速度计接收信号的设备。

在发明的方法中，设备从一个位置被移动至另一个位置并且放置成与怀疑有泄漏的管道网络中的管道或在管道元件周围的介质或物质接触。在每个位置处，设备的处理器在预定的时间间隔内对振动传感器所产生的振动信号进行采样并且在两个或更多个位置中的每一个处计算在一个或更多个预定频带中的平均功率。处理器产生在每个位置处所计算的平均强度的图解表示和位置并且在显示屏幕上显示该图解表示。图解表示可以是流体分配系统的地图的形式，其示出在分配系统上的不同位置处所计算的平均功率。