[发明专利]探测煤气管道积水位置的声学设备

说明书

一种探测煤气管道积水位置的声学设备，涉及一种声学探测设备。

埋在地下的煤气管道，往往由于地基的不均匀沉降或其他工程施工而造成局部下陷，致使管内反坡积水，影响煤气供应，管内积水能使煤气火跳火小，甚至煤气中断，发生煤气事故，影响生产和居民生活，造成很大的经济损失和社会影响。在本发明之前，没有一种可供使用的探测地下煤气管内积水的有效方法，只能等到煤气供应矛盾突出时，采取开挖地面的方法寻找积水点位置。一般要挖开地面几十米，经济损失巨大。据上海市1984年统计，由于反坡积水而造成的事故多达2000次，用于挖开路面而造成的经济损失达百万元以上。

据查一些工业发达的国家，因用的煤气都是经过去湿处理的干煤气，不存在煤气管内积水问题。因此，也没有解决煤气管内积水的探测设备。

现有日本公开特许公报，昭57-142518所提供的“超声波检测仪”，是用于空气中测定河川液面位置的一种超声液位仪，它是由发射换能器发射声脉冲信号，在遇到液面后被反射由接收换能器接收，接收时刻相对于发射时刻的时延为τ，利用公式L＝1/2Cτ来计算液面到换能器之间的距离。这种装置不能用来探测埋在地下的煤气管道中的积水液面位置。而且煤气管道中由不同成分构成的煤气对声速C的影响是复杂的，因此C是个被测量，必须要有现场声速测量装置测定。

本发明的技术要点是：利用被测煤气管道在一定间距的开口处（如煤气管所设置的抽水井），将声发射换能器，声接收换能器置入同一抽水井中，根据接收换能器接收到的反射声时刻相对于发射时刻的时间差τ，和用煤气现场声速测量装置在现场所测定的煤气中的声速C，来计算其积水处位置。

本发明的优点：1.可不挖开地面不影响交通与居民生活、节省国家大量资金，即测得煤气管道的反坡积水位置，同时可直观的显示其积水位置的距离。2.提供了一种测量由不同成分构成的煤气的声速现场测量装置，从而解决了管道中煤气声速C为不确定量的直接测量问题，使在煤气管道中采用声学方法进行测量成为可能。3.提供了新颖的管道中特殊设计的声收发换能器的结构。

本发明的详细结构通过实施例附图予以描述。

图1为本发明的测量原理方柜图;

图2为本发明声速现场测量装置结构图;

图3为本发明距离显示器的工作原理图;

图4为本发明换能器安置图。

图1中：1声发射换能器，2声接收换能器，3声脉冲信号发生器，4主控器，5滤波放大器，6距离显示器，7煤气声速测量装置，8、11管道抽水井，9积水处，10地下煤气管，12示波器。

信号发生器3受主控器4控制发射一个1-8KC/S的脉冲信号，通过声发射换能器1转换成声信号，遇到积水处9被反射后，由接收换能器接收，经滤波放大器5送入示波器12，再通过定时确定接收换能器收到的反射声时刻相对于发射时刻的时延τ并送到距离显示器6，同时，距离显示器还收到煤气声速测量装置7输出的频率正比于声速C的脉冲数，此时，距离显示器6即显示出煤气管内的积水位置。如设接收器2与积水处9的距离为S，则S＝Cτ/2，其中C为煤气中的声速，τ为声发射时刻与接收时刻的时间差。

图2为声速现场测量装置7结构示意图。

其中：13为声发射-接收换能器，14为反射板，15为放大-整形-计数器，16为吸声材料。

因为煤气管道中的煤气是由不同成份构成的，其成份的含量不同，则影响声波传播的声速不同，必须采用现场测量声速装置，来测定煤气管道中的声速C，本发明采用的是环鸣法现场声速测量，该装置有一个管子与煤气管道以螺纹相接，其顶部有一个共用的声发射-接收换能器13，发射的超声脉冲经过底部反声板14反射后，由接收器13接收，经放大-整形-计数器15输出-频率正比于煤气声速的脉冲数至距离显示器;同时又用此去触发第二次发射，如此循环，即形成“循环脉冲”，其循环频率f＝1/T＝C/2L，其中T为发射超声脉冲的重复周期，L为接收-发射器到反射板之间的距离，C为煤气中声速。为减少发射器的余振，在测量装置的两端装有软性的吸声材料16。

图3，为本发明的距离显示器6的工作原理图。