[发明专利]一种基于超声导波的管道变形检测装置

说明书

本发明公开了一种基于超声导波的管道变形检测装置，属于无损检测技术领域。本发明包括激励传感器阵列、接收传感器阵列、函数发生器、功率放大器、阻抗匹配器、前置放大器、数字示波器。本发明通过在管道特定位置安装合理的激励传感器阵列、接收传感器阵列，从而实现了管道的全矩阵数据采集，并进一步将其通过前置放大器，进而可以通过示波器显示，再进一步地，将信号传至计算机，通过计算机进行存储、分析，可以判断出判断管道是否发生变形，弥补了现有检测滑坡段进行管道变形装置缺乏的不足。

技术领域

本发明涉及一种基于超声导波的管道变形检测装置，属于无损检测技术领域。

背景技术

长输管道作为原油、成品油和天然气的主要运输载体，在国民基础建设中扮演着重要的作用，其优点包括低泄漏、低污染、高效率等；铺设于山区的油气输送管道可能遭受山体滑坡等地质灾害的危害，山体滑坡，可能是缓慢滑坡或迅速滑坡，在滑坡土体的作用下，埋地管道可能会发生过量形变，甚至出现失稳或破裂。管道出现变形的主要形式有褶皱、凹陷、椭圆变形等，如果管道变形弯曲或弯曲程度严重时，管道将会发生开裂，其内运输的天然气或石油或成品油会发生泄漏，会引起火灾或对对周围环境造成严重的破坏。所以实时监测管道的变形情况是十分必要的。通过实时监测管道的变形情况，可以判断滑坡等地质灾害是否已发生，管道的变形情况等，以便迅速采用相应的防护措施或应对措施。

现有的管道监测系统，无法在管道的同一端实现激励和接收信号，并且也不能对长输管道进行在线实时监测；或者无法实现对管道弯头处缺陷的检测，因此有必要提供一种新的管道变形检测装置。

发明内容

本发明提供了一种基于超声导波的管道变形检测装置，通过合理的构成及连接搭建了基于超声导波的管道变形检测平台。

本发明的技术方案是：一种基于超声导波的管道变形检测装置，包括激励传感器阵列2、接收传感器阵列3、函数发生器11、功率放大器12、阻抗匹配器13、前置放大器4、数字示波器7；其中激励传感器阵列2、接收传感器阵列3共同沿周向等间距交错布置在滑坡段坡头水平或倾斜的被检测管道1上，通过函数发生器11产生的信号依次经功率放大器12放大，放大后的信号经阻抗匹配器13后通过激励传感器阵列2激励出单方向的扭转模态导波，通过接收传感器阵列3接收管道1中的超声导波经前置放大器4后通过数字示波器7显示。

还包括计算机10，其中数字示波器7接收的信号通过信号发射器8发送，通过信号接收器9接收信号发射器8发送的信号并传至计算机10中进行存储、分析回波信号。

所述激励传感器阵列2采用多个激励阵元构成，接收传感器阵列3采用与激励阵元相同数量的接收阵元；两个阵元均能选用压电式或磁致伸缩式的传感器类型。

所述激励阵元、接收阵元的数量为3-8个。

所述激励传感器阵列2、接收传感器阵列3之间的交互为：激发激励传感器阵列2的第一个激励阵元，接收传感器阵列3的接收阵元依次按顺序接收导波信号，直到环形接收传感器阵列3的所有阵元都采集到相应位置的超声导波信号；接着激发第二个激励阵元，接收传感器阵列3按同样的方式采集所有超声导波信号，依次循环，直到所有激励阵元都激发一次。

所述激励阵元采用接触式干耦合压电式探头，接收阵元采用磁致伸缩传感器。

所述数字示波器7频率范围为9MHz～350MHz。

所述功率放大器12频率范围为10kHz～20MHz。

所述检测装置通过太阳能供电系统提供稳定电源，太阳能供电系统包括光伏电板5、蓄电池6、太阳能充放电控制器14和直、交流逆变器15；太阳光照在光伏电板5上产生电流，电流经过太阳能充放电控制器14对蓄电池6充电以及蓄电池6给直、交流逆变器15负载供电，直、交流逆变器15将光伏电板5和蓄电池6的电能转变成220v交流电给检测装置中需要外部电源的元件供电。

本发明的有益效果是：