[发明专利]一种管道厚度实时监测装置和管道厚度计算方法

说明书

本发明公开了一种管道厚度实时监测装置和管道厚度计算方法，属于监测管道厚度领域。一种基于超声尾波的管道厚度实时评价的方法，包括以下操作：对采集到的数据进行希尔伯特变换，得到希尔伯特变换后的信号的实部u(t)和虚部v(t)，利用式(1)计算出信号的相位‑时间的变化规律；基于相位‑时间变化规律，获取相位突变点所对应的时间t₁；根据双程旅行时间计算得到管道厚度L。本发明的计算方法，计算结果更加精确。本发明的管道厚度实时监测装置，通过数据实时传输实现了管道厚度的实时监测，为管道厚度的状态实时评价提供了基础。

技术领域

本发明属于监测管道厚度领域，尤其是一种管道厚度实时监测装置和管道厚度计算方法。

背景技术

长输管道被广泛应用于石油、天然气、煤气、水等运输的各个方面。然而，长输管道大多处于复杂的环境之中，锈蚀、腐蚀等因素使管道的壁厚指标无法再满足安全要求，导致油气管道事故发生，甚至会造成巨大的经济损失。因此，对管道壁厚进行监测以及时发现并维修不合格管段，对保证油气管道输送安全具有重要意义。

目前，常用的管道壁厚测量方法是超声波法(方伟,罗华权,何跃.管道钢管壁厚超声波检测技术[J].焊管,2015,38(2):56-59.[doi:1001-3938(2015)02-0056-04])，它的测量原理是根据脉冲超声波反射原理，探头发射的脉冲超声波通过被测钢管到达钢管内表面时，之后反射回探头，通过测量超声波在钢管中传播的时间来确定被测钢管的厚度。

现有的超声回波走时主要利用相关算法进行计算，该方法依赖窗长的选取且受噪声干扰较大，难于准确计算超声波在管道中的传播时间。除此之外，现有的测量手段主要是定期检测，无法实时监测管道厚度变化。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中超声回波走时利用相关算法进行计算时受噪声干扰大难于准确计算传播时间的缺点，提供一种管道厚度实时监测装置和管道厚度计算方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种基于超声尾波的管道厚度实时评价的装置，包括电源模块、采集模块、PZT传感器、数据传输模块、数据分析模块和云架构软件；

所述采集模块用于超声信号的采集；

所述PZT传感器装在待监测的管道外壁，用于超声信号的发射和接收；

所述数据传输模块用于将超声信号在硬件设备和云架构软件之间进行交换；

所述数据分析模块用于对超声信号进行分析，通过对原始数据滤波、进行希尔伯特变换的方法实现对数据的分析；

所述云架构软件用于超声信号的存储和数据处理；

所述电源模块用于给以上部件进行供电。

一种基于超声尾波的管道厚度实时评价的方法：

对采集到的数据进行希尔伯特变换，得到希尔伯特变换后的信号的实部u(t)和虚部v(t)，利用式(1)计算出信号的相位-时间的变化规律；

基于相位-时间变化规律，获取相位突变点所对应的时间t₁，根据双程旅行时间计算得到管道厚度L：

θ＝arctan(v(t)/u(t)) (1)

L＝s×t₁/2 (2)

其中，s为波在管道中的传播速度。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的管道厚度实时监测装置，通过数据实时传输实现了管道厚度的实时监测，为管道厚度的状态实时评价提供了基础。