專利名稱：一種基于虛擬儀器地下蒸汽管道泄漏檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及ー種基于虛擬儀器地下蒸汽管道泄漏檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
隨著城市和エ業(yè)供熱量的増加、管網(wǎng)的延伸、供熱面積的不斷擴(kuò)大，損失率指標(biāo)也呈上升趨勢(shì)，而損失率中的ー個(gè)主要分量就是管網(wǎng)泄漏。熱カ管道的敷設(shè)分為地下埋藏和架空兩種，其中架空管道泄漏點(diǎn)易于查找和修復(fù)，但因其阻礙交通所以限制起應(yīng)用，絕大部分地區(qū)蒸汽管道采用地下埋設(shè)方法。管道泄漏勢(shì)必造成能源浪費(fèi)，加之地下管道發(fā)生泄漏時(shí)泄漏點(diǎn)隱蔽不易查找、維修不及時(shí)，使原本較小的泄漏點(diǎn)擴(kuò)大造成嚴(yán)重浪費(fèi)。當(dāng)發(fā)生泄漏時(shí)泄漏點(diǎn)附近易產(chǎn)生冷凝水，冷凝水在管道保溫層中被加熱甚至沸騰，沸水加劇管道壁穿孔和保溫層老化造成惡性循環(huán)，而冷凝水被加熱本身就是ー種熱能損失。冷凝水以蒸汽的形式從排氣管排出帶出的熱量對(duì)路邊的綠化帶造成危害，管道發(fā)生嚴(yán)重泄漏地段的排氣孔周圍幾乎沒有植物生長(zhǎng)。排氣孔中發(fā)出冷凝水被加熱的噪音也是ー種污染。秋、冬季節(jié)當(dāng)空氣濕度較大時(shí)，排氣管排出的水蒸氣在空氣中凝結(jié)成霧不易消散嚴(yán)重時(shí)影響交通。一般情況下引起地下蒸汽管道泄漏的原因有管網(wǎng)陳舊老化導(dǎo)致泄漏、由于路基受壓不堪重負(fù)導(dǎo)致路面凹陷將管道壓斷后發(fā)生泄漏、管道施工質(zhì)量及采用的管道質(zhì)量差有關(guān)、環(huán)境溫度的變化等。由于上述種種原因，地下蒸汽管道泄漏的問題是不可避免的，蒸汽管網(wǎng)系統(tǒng)中，每年由泄漏造成的浪費(fèi)相當(dāng)驚人。因此，及時(shí)準(zhǔn)確的查找泄漏的位置是十分重要和必須的；多年來國內(nèi)外很多的研究人員一直在從事管道泄漏診斷的工作，目前已有的檢漏方法，從最簡(jiǎn)單的人工分段沿管段巡視，發(fā)展到較為復(fù)雜的計(jì)算機(jī)軟硬件結(jié)合的方法。從陸上檢測(cè)發(fā)展到海底檢測(cè)，甚至利用飛機(jī)進(jìn)行空中對(duì)地下管道的檢測(cè)。根據(jù)檢測(cè)對(duì)象的不同，管道檢漏方法大致分為兩種ー是直接檢測(cè)泄漏的石油、氣體等的直接檢漏方法；另ー種是檢測(cè)因泄漏造成的流量、壓力、聲音等物理狀態(tài)發(fā)生變化的間接檢漏方法。直接檢漏法包括導(dǎo)電高聚物法、元件法、氣體法、機(jī)載紅外線法、封入氣體壓カ檢測(cè)法、水面監(jiān)視法。間接檢漏法包括質(zhì)量平衡法、水力坡降線法、分段密封法、音頻泄漏法、聲信號(hào)分析法、統(tǒng)計(jì)法、基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法、壓カ波法、負(fù)壓波法、壓力點(diǎn)分析(PPA)法、示蹤物管道漏法。上述各類檢測(cè)方法盡管在其它管道泄漏檢測(cè)中有部分得到一定的應(yīng)用，但是，由于受到檢測(cè)經(jīng)費(fèi)、專業(yè)人員、管道埋設(shè)方法、環(huán)境干擾等多種因素的限制，未能在地下蒸汽管道檢測(cè)中得到全面的推廣應(yīng)用。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種基于虛擬儀器地下蒸汽管道泄漏檢測(cè)裝置，該技術(shù)方案有效解決現(xiàn)有泄露檢測(cè)裝置受成本、人員和環(huán)境影響的問題，提供ー種原理簡(jiǎn)單、制造成本低，測(cè)試精度高，易于實(shí)時(shí)控制的蒸汽管道泄漏檢測(cè)裝置。本實(shí)用新型通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種基于虛擬儀器地下蒸汽管道泄漏檢測(cè)裝置，包括超聲波傳感器、信號(hào)調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)、顯示器和鍵盤，超聲波傳感器安裝在蒸汽管道處；顯示器作為管道泄漏檢測(cè)裝置的信號(hào)顯示測(cè)量、分析波形和數(shù)據(jù)，鍵盤作為控制信號(hào)的采集、輸入測(cè)量參數(shù)；所述的信號(hào)調(diào)理電路包括前置放大器、高通濾波器、放大器，所述超聲波傳感器將管道泄漏點(diǎn)發(fā)出的超聲信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，通過前置放大器對(duì)該兩路電信號(hào)進(jìn)行放大，前置放大器輸出的電信號(hào)經(jīng)高通濾波器進(jìn)行濾波，濾波后的有用電信號(hào)通過放大器進(jìn)行再次放大后送到采數(shù)據(jù)集器的兩個(gè)輸入端；數(shù)據(jù)采集器通過USB接ロ與計(jì)算機(jī)相連。本實(shí) 用新型進(jìn)ー步技術(shù)改進(jìn)方案是所述前置放大器由由PGA202、PGA203兩個(gè)芯片級(jí)聯(lián)構(gòu)成，放大倍數(shù)為1-8000 ;所述高通濾波器是由集成運(yùn)放μ A741與RC電路構(gòu)成的ニ階壓控電壓源高通濾波電路；所述放大器是由集成運(yùn)放μ Α741組成的反向放大電路，放大倍數(shù)為5 ;所述泄漏檢測(cè)裝置還設(shè)置有無線發(fā)射和接收模塊，數(shù)據(jù)采集器通過無線發(fā)射和接收模塊與計(jì)算機(jī)無線連接。。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下明顯優(yōu)點(diǎn)本實(shí)用新型采用軟件與硬件相結(jié)合的方式設(shè)計(jì)出ー種友好的虛擬儀器人機(jī)界面，通過信號(hào)的相關(guān)分析和處理軟件，自動(dòng)判別蒸汽管道泄漏位置，測(cè)量精度可達(dá)到1%以內(nèi)，同時(shí)該裝置選配無線發(fā)射和接收模塊，可實(shí)現(xiàn)蒸汽管道泄漏遠(yuǎn)程無線監(jiān)測(cè)，該裝置具有快速、便捷、實(shí)用、定位準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)具有較高的性價(jià)比，可以取代價(jià)格昂貴的進(jìn)ロ儀器。


圖I為本實(shí)用新型的系統(tǒng)框圖。
具體實(shí)施方式
如圖I所示，包括計(jì)算機(jī)、信號(hào)調(diào)理電路、超聲波傳感器、數(shù)據(jù)采集器、無線發(fā)射和接收模塊、顯示器和鍵盤，顯示器作為管道泄漏檢測(cè)裝置的信號(hào)顯示測(cè)量、分析波形和數(shù)據(jù)，鍵盤作為控制信號(hào)的采集、輸入測(cè)量參數(shù)，超聲波傳感器安裝在蒸汽管道處；信號(hào)調(diào)理電路包括前置放大器、高通濾波器、放大器；前置放大器由由PGA202、PGA203兩個(gè)芯片級(jí)聯(lián)構(gòu)成，放大倍數(shù)為1-8000，高通濾波器是由集成運(yùn)放μ A741與RC電路構(gòu)成的ニ階壓控電壓源高通濾波電路，放大器是由集成運(yùn)放μ Α741組成的反向放大電路，放大倍數(shù)為5 ;超聲波傳感器將管道泄漏點(diǎn)發(fā)出的兩路超聲信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，由于超聲波傳感器輸出的電壓很小，通過前置放大器對(duì)該兩路電信號(hào)進(jìn)行放大，高通濾波器對(duì)前置放大器輸出的兩路電信號(hào)進(jìn)行濾波，濾除部分噪聲信號(hào)，將濾波后的有用的電信號(hào)通過放大器進(jìn)行再次放大后送到采數(shù)據(jù)集器的兩個(gè)輸入端，數(shù)據(jù)采集器通過USB接ロ或者無線發(fā)射和接收模塊與計(jì)算機(jī)相連，通過鍵盤控制電信號(hào)的采集、輸入測(cè)量參數(shù)、選擇軟件功能；利用虛擬儀器專用軟件對(duì)電信號(hào)進(jìn)行采集、處理、相關(guān)分析，確定泄漏點(diǎn)位置；顯示器用于顯示測(cè)量、分析波形和數(shù)據(jù)。本實(shí)用新型采用的檢測(cè)原理為當(dāng)管道發(fā)生泄漏時(shí)，泄漏點(diǎn)發(fā)出的超聲波信號(hào)就會(huì)沿著管壁向管道兩端排氣孔傳播，然后利用兩個(gè)安裝在兩個(gè)排氣孔上超聲波傳感器拾取泄漏點(diǎn)發(fā)出的超聲波，用LABVIEW軟件對(duì)這兩路信號(hào)進(jìn)行相關(guān)分析。沒有泄漏時(shí)，相關(guān)函數(shù)的最大值在零附近；發(fā)生泄漏后，相關(guān)函數(shù)的最大值將發(fā)生顯著變化；另外，當(dāng)管道泄漏點(diǎn)的位置不同時(shí)，兩路信號(hào)的延遲時(shí)間就有區(qū)別，信號(hào)的相關(guān)函數(shù)的值就會(huì)改變。因此，根據(jù)信號(hào)的相關(guān)函數(shù)信息，就可以對(duì)管道的泄漏狀況進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)管道中某點(diǎn)發(fā)生泄漏時(shí)，在互相關(guān)圖上T = At處有最大值，由此就可確定泄漏點(diǎn)的位置。[0020]本實(shí)用新型未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí) 現(xiàn)。
權(quán)利要求1.一種基于虛擬儀器地下蒸汽管道泄漏檢測(cè)裝置，包括超聲波傳感器、信號(hào)調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)、顯示器和鍵盤，超聲波傳感器安裝在蒸汽管道處；顯示器作為管道泄漏檢測(cè)裝置的信號(hào)顯示測(cè)量、分析波形和數(shù)據(jù)，鍵盤作為控制信號(hào)的采集、輸入測(cè)量參數(shù)；其特征在干所述的信號(hào)調(diào)理電路包括前置放大器、高通濾波器、放大器，所述超聲波傳感器將管道泄漏點(diǎn)發(fā)出的超聲信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，通過前置放大器對(duì)該兩路電信號(hào)進(jìn)行放大，前置放大器輸出的電信號(hào)經(jīng)高通濾波器進(jìn)行濾波，濾波后的有用電信號(hào)通過放大器進(jìn)行再次放大后送到采數(shù)據(jù)集器的兩個(gè)輸入端；數(shù)據(jù)采集器通過USB接ロ與計(jì)算機(jī)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種基于虛擬儀器地下蒸汽管道泄漏檢測(cè)裝置，其特征在于所述前置放大器由由PGA202、PGA203兩個(gè)芯片級(jí)聯(lián)構(gòu)成，放大倍數(shù)為1-8000。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的ー種基于虛擬儀器地下蒸汽管道泄漏檢測(cè)裝置，其特征在于所述高通濾波器是由集成運(yùn)放U A741與RC電路構(gòu)成的ニ階壓控電壓源高通濾波電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的ー種基于虛擬儀器地下蒸汽管道泄漏檢測(cè)裝置，其特征在于所述放大器是由集成運(yùn)放U A741組成的反向放大電路，放大倍數(shù)為5。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的ー種基于虛擬儀器地下蒸汽管道泄漏檢測(cè)裝置，其特征在于所述泄漏檢測(cè)裝置還設(shè)置有無線發(fā)射和接收模塊，數(shù)據(jù)采集器通過無線發(fā)射和接收模塊與計(jì)算機(jī)無線連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種基于虛擬儀器地下蒸汽管道泄漏檢測(cè)裝置，包括超聲波傳感器、信號(hào)調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)、顯示器和鍵盤，超聲波傳感器安裝在蒸汽管道處；顯示器作為管道泄漏檢測(cè)裝置的信號(hào)顯示測(cè)量、分析波形和數(shù)據(jù)，鍵盤作為控制信號(hào)的采集、輸入測(cè)量參數(shù)；其特征在于所述的信號(hào)調(diào)理電路包括前置放大器、高通濾波器、放大器，所述超聲波傳感器將管道泄漏點(diǎn)發(fā)出的超聲信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，通過前置放大器對(duì)該兩路電信號(hào)進(jìn)行放大，前置放大器輸出的電信號(hào)經(jīng)高通濾波器進(jìn)行濾波，濾波后的有用電信號(hào)通過放大器進(jìn)行再次放大后送到采數(shù)據(jù)集器的兩個(gè)輸入端；數(shù)據(jù)采集器通過USB接口與計(jì)算機(jī)相連。該技術(shù)方案有效解決現(xiàn)有泄露檢測(cè)裝置受成本、人員和環(huán)境影響的問題，提供一種原理簡(jiǎn)單、制造成本低，測(cè)試精度高，易于實(shí)時(shí)控制的蒸汽管道泄漏檢測(cè)裝置。
文檔編號(hào)F17D5/06GK202419144SQ20112056620
公開日2012年9月5日 申請(qǐng)日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者張青春 申請(qǐng)人:淮陰工學(xué)院