一种输气管道泄漏检测的次声传感器

摘要

本发明公开了一种输气管道泄漏检测的次声传感器，包括：防爆壳体，安装于输气管道上；次声压电变换器，设置于所述防爆壳体内，用于根据所述输气管道泄漏时产生的脉冲次声波，生成脉冲电荷；次声PID调理电路，设置于所述防爆壳体内且与所述次声压电变换器相连，用于基于所述输气管道的管径和管压，将所述脉冲电荷转换为模拟信号。由于本发明实施提供的次声传感器例根据输气管道的管径和管压对脉冲电荷进行转换而获得了最终的检测结果，保证了能够广泛应用于不同管径和不同管压的输气管道上，同时降低了次声传感器的误报率。

说明书

技术领域

本发明涉及油气采集技术领域，尤其涉及一种输气管道泄漏检测的次声传 感器。

背景技术

天然气的管道泄漏检测主要包括流量统计方法和声波检测法等，流量统计 等方法存在灵敏度低和抗干扰差误报率高等问题，所以目前一般采用声波检测 法对输气管道的泄漏情况进行检测。

但是，本申请发明人在实现本申请实施例中发明技术方案的过程中，发现 采用现有技术中的声波检测法对输气管道的泄漏情况进行检测至少存在如下 技术问题：

由于现有技术中的管径偏差范围较大，管径数值一般在DN273mm～1219mm 之间，管压偏差范围也较大，管压数值一般在0.2Mpa～20Mpa之间，而声波检 测法因忽略不同输气管径和不同管压会出现抗干扰差的情况，从而会导致声波 检测法获得的检测结果出现错误。

因此，现有技术中存在声波检测法存在因忽略不同输气管径和不同管压而 导致声波检测法获得的检测结果出现错误的技术问题。

发明内容

本发明实施例通过提供一种输气管道泄漏检测的次声传感器，解决了现有 技术中存在的声波检测法存在因忽略不同输气管径和不同管压而导致声波检 测法获得的检测结果出现错误的技术问题。

本发明实施例提供了一种输气管道泄漏检测的次声传感器，包括：

防爆壳体，安装于输气管道上；

次声压电变换器，设置于所述防爆壳体内，用于根据所述输气管道泄漏时 产生的脉冲次声波，生成脉冲电荷；

次声比例-积分-微分PID调理电路，设置于所述防爆壳体内且与所述次声 压电变换器相连，用于基于所述输气管道的管径和管压，将所述脉冲电荷转换 为模拟信号。

可选地，所述次声压电变换器包括加速度敏感元件和压电转换元件，所述 加速度敏感元件的质量块将所述脉冲次声波的次声压力传递给所述压电转换 元件，所述压电转换元件根据所述次声压力生成与所述次声压力呈线性比例的 所述脉冲电荷。

可选地，所述脉冲电荷为高阻抗的电荷信号。

可选地，所述次声PID调理电路具体包括：

控制元件，用于接收所述管径数据和所述管压数据，并根据所述管径数据 和所述管压数据，生成调节参数；

电荷转换元件，与所述压电转换元件相连，用于将所述脉冲电荷转换为电 压信号；

PID滤波元件，与所述电荷转换元件和所述控制元件相连，用于根据所述 调节参数，对所述电压信号进行滤波处理，获得滤波后的第一电压信号。

可选地，所述电荷转换元件具体为具有负反馈的放大器。

可选地，所述电压信号为低内阻的电压信号。

可选地，所述次声PID调理电路还包括：

电隔离电放大元件，与所述PID滤波单元相连，用于对所述第一电压信号 进行电隔离和信号放大处理，获得4-20mA的模拟信号。

可选地，所述次声传感器还包括信号电缆，所述信号电缆与所述次声PID 调理电路相连，用于将所述模拟信号传递给数据采集器。

本发明实施例中的一个或者多个技术方案，至少具有如下技术效果或者优 点：

由于本发明实施例采用了通过次声PID调理电路基于所述输气管道的管 径和管压，将所述脉冲电荷转换为模拟信号的技术方案，根据输气管道的管径 和管压对脉冲电荷进行转换而获得了最终的检测结果，所以避免了现有技术中 存在的声波检测法存在因忽略不同输气管径和不同管压而导致声波检测法获 得的检测结果出现错误的技术问题，保证了本发明实施例提供的次声传感器能 够广泛应用于不同管径和不同管压的输气管道上，同时降低了次声传感器的误 报率。

附图说明

图1为本发明实施例提供的输气管道泄漏检测的次声传感器的结构示意 图；

图2为本发明实施例提供的输气管道泄漏检测的次声传感器的功能模块示 意图。

具体实施方式

本发明实施例通过提供一种输气管道泄漏检测的次声传感器，解决了现有 技术中存在的声波检测法存在因忽略不同输气管径和不同管压而导致声波检 测法获得的检测结果出现错误的技术问题。

请参考图1，图1为本发明实施例提供的输气管道泄漏检测的次声传感器 的结构示意图，如图1所示，该次声传感器包括：

防爆壳体101，安装于输气管道上；防爆壳体101可以按国家防爆标准要 求用于次声传感器的隔爆；

次声压电变换器102，设置于防爆壳体101内，用于根据输气管道泄漏时 产生的脉冲次声波，生成脉冲电荷；

次声PID(英文：proportion-integration-differentiation；中文：比例-积分- 微分)调理电路103，设置于防爆壳体101内且与次声压电变换器102相连， 用于基于输气管道的管径和管压，将脉冲电荷转换为模拟信号。

可以看出，由于本发明实施例采用了通过次声PID调理电路基于输气管道 的管径和管压，将脉冲电荷转换为模拟信号的技术方案，根据输气管道的管径 和管压对脉冲电荷进行转换而获得了最终的检测结果，所以避免了现有技术中 存在的声波检测法存在因忽略不同输气管径和不同管压而导致声波检测法获 得的检测结果出现错误的技术问题，保证了本发明实施例提供的次声传感器能 够广泛应用于不同管径和不同管压的输气管道上，同时降低了次声传感器的误 报率。

在具体实施过程中，本发明实施例提供的次声传感器可以安装在输气管道 的站场和阀室上，专门用于各种输气管道的泄漏检测。

请继续参考图2，图2为本发明实施例提供的输气管道泄漏检测的次声传 感器的功能模块示意图，如图2所示，次声压电变换器102包括加速度敏感元 件1021和压电转换元件1022，加速度敏感元件的质量块将脉冲次声波的次声 压力传递给压电转换元件，压电转换元件根据次声压力生成与次声压力呈线性 比例的脉冲电荷。

在本实施例中，加速度敏感元件1021具有较好的低频特性，能够通过管 道内天然气瞬态压力震荡变化感知泄漏信号，例如能够直接感受输气管道泄漏 产生的瞬态极低频压力变化，通过质量块加在压电转换元件1022的力也随之 变化，则力的变化与被测加速度成正比，压电转换元件1022通过晶体压电效 应将物理量力的变化转换为大小成正比的电荷量。

具体地，在本实施例中，脉冲电荷为高阻抗的电荷信号。

在具体实施过程中，加速度敏感元件1021具体可以采用MEMS(英文： Micro-Electro-MechanicalSystem；中文：微机电系统)加速度传感器敏感元件 等等，压电转换元件1022具体可以采用压电式传感器等等，在此不做限制。

请继续参考图2，在本实施例中，次声PID调理电路103具体包括：

控制元件1031，用于接收管径数据和管压数据，并根据管径数据和管压数 据，生成调节参数；具体地，控制元件1031可以根据输气管道现场情况，从 存储输气管道数据的数据库中接收当前输气管道的管径数据和管压数据，根据 管径数据和管压数据，生成调节参数；

电荷转换元件1032，与压电转换元件相连，用于将脉冲电荷转换为电压信 号；

PID滤波元件1033，与电荷转换元件1032和控制元件1031相连，用于根 据调节参数，修改PID滤波元件1033中的电阻R参数和电容C参数等，以实 现针对不同输气管径、管压和背景噪声的最佳次声带通频率响应曲线，从而保 证对电压信号进行滤波处理的结果的准确性，获得滤波后的第一电压信号。

当然了，需要说明的是，在本实施例中，对控制元件1031根据当前输气 管道的管径数据和管压数据所生成的调节参数，以及PID滤波元件1033根据 调节参数修改PID滤波元件1033中的电阻R参数和电容C参数不做具体限制， 在实际应用中，通过本实施例的介绍，本领域所属的技术人员能够根据实际情 况，将控制元件1031生成的调节参数，以及PID滤波元件1033根据调节参数 修改的电阻R参数和电容C参数设置为合适的数值，以满足实际情况的需要， 在此就不再赘述了。

在本实施例中，电荷转换元件1032具体为具有负反馈的放大器。

在本实施例中，电荷转换元件1032转换的电压信号为低内阻的电压信号。

请继续参考图2，如图2所示，次声PID调理电路103还包括：

电隔离电放大元件1034，与PID滤波单元相连，用于对第一电压信号进 行电隔离和信号放大处理，获得4-20mA的模拟信号，4-20mA模拟信号为按 工业标准输出的信号，方便后续过程处理，在此就不再赘述了。

在具体实施过程中，电隔离电放大元件1034可以通过相应的集成电路实 现，在此就不再赘述了。

请继续参考图1，如图1所示，次声传感器还包括信号电缆104，信号电 缆104与次声PID调理电路103相连，用于将模拟信号传递给数据采集器，在 此即不再赘述了。

本发明实施例中的一个或者多个技术方案，至少具有如下技术效果或者优 点：

由于本发明实施例采用了通过次声PID调理电路基于所述输气管道的管 径和管压，将所述脉冲电荷转换为模拟信号的技术方案，根据输气管道的管径 和管压对脉冲电荷进行转换而获得了最终的检测结果，所以避免了现有技术中 存在的声波检测法存在因忽略不同输气管径和不同管压而导致声波检测法获 得的检测结果出现错误的技术问题，保证了本发明实施例提供的次声传感器能 够广泛应用于不同管径和不同管压的输气管道上，同时降低了次声传感器的误 报率。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发 明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及 其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。