[其他]探测管道积水位置的声学方法及其设备

说明书

一种探测管道积水位置的声学方法及其设备，属于一种声学探测方法，尤其用于探测煤气管道内积水位置的方法和设备。

埋在地下的管道（如煤气管道），往往由于地基的不均匀沉降或其它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。一般要挖开路面几十米，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多次，用挖开路面造成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方法及设备。

本发明的目的，即在于在不挖开路面的情况下来确定地下管道内的积水位置。采用的是声学探测方法（包括主动探测法和被动探测法），在被测管道的一定间距的开口处置入发射、接收换能器来测出管道内积水位置。

本发明的要点是：利用被测管道（如煤气管道）在一定间距开口处（如煤气管所设置的抽水井）将声发射换能器，声接收换能器置入抽水井中，采用声学探测法即可测出积水位置。

本发明的内容是：采用的声学探测方法，分为主动探测法和被动探测法两种。

1.主动探测方法：即在煤气管道的同一抽水井内安置声发射换能器和声接收换能器。根据接收换能器接收到的反射声时刻相对于发射时刻有一时间差τ，和用煤气现场声速测量装置在现场测定的煤气中声速值C来计算积水处的位置。

实施例（1）即为附图1所示是声学主动探测法的示意图。〔10〕是地下煤气管，〔8〕和〔11〕是抽水井，信号发生器〔3〕受主控器〔4〕控制发射1-8KC/S的脉冲信号，通过声发射换能器〔1〕转换成声信号，迂到积水处〔9〕的反射波由声接收换能器〔2〕接收后转换成电信号，经滤波放大器〔5〕送入示波器〔12〕上显示，再通过定时确定接收器收到的反射声时刻相对于发射时刻的时延τ並送到距离显示器〔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。

实施例（2）即附图2所述为被动声学探测法的示意图。其一是，〔26〕为煤气管道内积水位置。煤气通过时产生的晃动声，由安装在抽水井口〔24〕、〔25〕处的声接收器〔13〕、〔14〕接收经滤波器〔15〕、放大器〔16〕，其中一路经延时器〔17〕后，二路同时送入相乘器〔18〕、积分器〔19〕，相关输出指示器〔20〕进行相关处理，把相关输出指示为极大值时的时延τ输入距离显示器〔22〕，同时将由声速测量装置〔21〕输出的频率正比于声速的脉冲数输入距离显示器〔22〕，则距离显示器〔22〕即显示出积水处的位置。

其二是，当煤气通过积水处激起的晃动声（为宽带随机噪声）在积水处与煤气管端口之间来回反射产生驻波，从而使声信号在某些频率上增强，在另一些频率上减弱，根据在管道两端收到的声波信号，由频率仪〔23〕分析频谱特性来确定积水位置。

本发明的优点是不挖开路面，可节省大量资金，不影响交通和居民生活，能在现场准确地找到积水位置，经济效益十分显著。

本发明的特征之一是：主动探测方法中使用的声发射换能器和声接收换能器，图3为其实施例图。〔27〕为声发射换能器，发射频率为1-8KC/S，〔29〕为声接收换能器。〔27〕、〔29〕，即声发射换能器和声接收换能器同装在一个杆子上，放入同一个抽水井中，直径小于20Cm;接收换能器采用驻极体话筒和压电陶瓷管二种形式，从几十赫到8千赫之间有平坦的频率响应和较好的相位一致性，接收灵敏度要高。发射换能器和接收换能器之间有良好的隔声层，背后部位有吸声后档〔28〕，吸声后档采用软性材料组成为多层结构，体积可压缩，以便通过抽水井口时体积可压缩变小，便于放入取出，到抽水井后能张开起到吸声作用。