一种用于高压管道内流体泄漏监测的次声与低频声传感器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种用于高压管道内流体泄漏监测的次声与低频声传感器，该次声与低频声传感器采用带有均压孔的电容式传感器，所述的电容式传感器通过敏感器底座设置于耐压前腔内，所述的耐压前腔和敏感器底座之间形成一个高压环境；所述的敏感器底座上设有均压孔，以使电容式传感器工作在均压环境中；所述的耐压前腔上设置有进声口；该进声口处和电容式传感器之间填充气体滤清器或透声隔离器；当检测高压气体管道泄漏时，耐压前腔进声口处填充对气体的滤清器；当检测高压液体管道泄漏时，耐压前腔进声口处填充透声隔离器，并且耐压前腔内部充满透声液体；所述的敏感器底座上密封穿设信号传导体，用于将电容传声器产生的信号通过该信号传导体输出。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及次声波和低频声波测量传感器，具体地说，本技术涉及一种 用于高压管道内流体泄漏监测的次声与低频声传感器，以检测高压气、液管道内的流体泄 漏时产生的次声波和低频声波。
技术介绍
天然气或者石油输送管道由于受到腐蚀、内部缺陷或者突发性的自然灾害(如地 震、滑坡、河流冲击)以及人为破坏等因素的影响造成的管道的破裂而引发泄漏，造成巨大 的经济损失，威胁到正常的生产生活。因此使用传感器检测管道泄漏至关重要，可以为及早 发现事故地点，节省大量的人力物力。高压气、液管道内的流体泄漏时，其发出的泄漏信号 与背景噪声信号有很大的区别，其频谱集中在低频区段，因此，正确捕获提取低频泄漏信号 成为定位泄漏地点的关键。次声波和低频声波测漏监测装置就是通过安装在管道上的次声波和低频声波传 感器采集管道中的次声波和低频声波并通过数据采集处理装置进行处理，定位泄漏地点。 因此，传感器的选择就十分关键，它的性能关系到能否准确捕获泄漏时产生的低频声信号， 其信号精度直接决定了后续定位结果的精确程度。中国技术专利ZL200720153846. 4和ZL200720153848. 3利用两个监测传感器 分别通过连接管与各自对应的泄放管的阀门连接来监测液体管道泄漏、ZL200820078616. 0 和专利技术专利申请200810056453. 0描述了包括多个声学传感器、多个现场数据采集器、中心 服务器以及通信网络组成的管道检漏定位系统，采用嵌入式PC+数据采集卡+GPS精确授时 的方式对泄漏位置进行定位。美国专利US6，138，512讲述了一种定位泄漏位置的方法，通 过多点采集波形能量、分离出多种能量在介质中传播模式，最后通过互相关方法定点泄漏 位置；US5，416，724讲述了管道泄漏检测方法，通过在管道上多点布置传感器并采集数据 传输给中央处理器处理数据，将线性预测编码倒谱系数作为信号特征，通过模式匹配分析 来确定是否发生泄漏，如果有，寻找信号特征最大的两个相邻传感器的位置，再利用管道传 输特性和两个相邻传感器的相对幅度来精确定位泄漏位置；US5’ 675，506讲述了一种定位 泄漏位置的方法，对采集音频信号进行倒谱分析提取信号特征，最后进行模式匹配来指使 是否发生泄漏以及定位泄漏位置。上述专利在音波监测系统的构成以及定位方法方面进行了创新，但是在传感器方 面并没有突破，所采用的传感器并不是专门针对泄漏特征低频信号而设计。鉴于在高压管道内的高压工作环境，不能简单地直接采用已有的电容式传感器， 目前应用广泛的是压电传感器，这种传感器工作原理是利用石英、酒石酸钾钠和磷酸二氢 胺等压电材料对泄漏信号进行敏感，将其转换为电信号进行测量，但是，他们对次声波和低 频声波响应的灵敏度低，无法准确捕获泄漏时产生的次声与低频声信号，并且无法克服高 静态压力的影响；还有一种是硅压阻式压力传感器，采用硅压阻原理，这种传感器可以捕获 到泄漏时的次声与低频声信号，但是，同样无法克服高静态压力的影响，并且由于硅压阻压4力传感器是以硅材料为基础的物性型传感器，硅材料受环境温度影响较大，会产生很大的 零点温度漂移和灵敏度温度漂移，对提高器件的稳定性很不利。
技术实现思路
本技术的目的是为克服现有常用的压电传感器和硅压阻式压力传感器在高 压管道油、气泄漏监测上的问题，从而提供一种用于高压管道内流体泄漏监测的次声与低 频声传感器。为实现上述专利技术目的，本技术提供了一种用于高压管道内流体泄漏监测的次 声与低频声传感器，其特征在于，该次声与低频声传感器采用带有均压孔的电容式传感器 4，所述的电容式传感器通过敏感器底座7设置于耐压前腔3内，所述的耐压前腔3和敏感 器底座7之间形成一个高压环境；所述的敏感器底座7上设有均压孔26，以使电容式传感 器4工作在均压环境中；所述的耐压前腔3上设置有进声口 1;该进声口 1处和电容式传感器4之间填充 气体滤清器2或透声隔离器24 ；当检测高压气体管道泄漏时，耐压前腔进声口 1处填充对 气体的滤清器2 ；当检测高压液体管道泄漏时，耐压前腔进声口 1处填充透声隔离器24，并 且耐压前腔内部充满透声液体；所述的敏感器底座7上密封穿设信号传导体，用于将电容传声器4产生的信号通 过该信号传导体输出。所述的电容传声器4的敏感膜18为厚度小于等于7 μ m的金属膜，敏感膜18与电 容传声器的后极板19之间的距离小于等于100 μ m，后极板19固连在电容传感器绝缘板31上。所述的耐压前腔3与敏感器底座7的材质均为不锈钢。所述的气体滤清器2的材料为海绵。所述的透声隔离器24的材料为与被测液体的声阻抗率接近的材料，包括聚氨酯 橡胶。本技术通过该设计，解决了高压环境下可以采用电容式传感器4监测高压管 道内流体泄漏的次声与低频声波。作为上述技术方案的一种改进，所述的敏感器底座7的后端设置有仪器盒14及其 仪器盒底盖16，所述的仪器盒14内设置有若干信号检测电路板20，所述的仪器盒底盖16 的中心处有一个信号输出口 17。所述的若干信号检测电路板20通过电路板安装连杆15分层设置于仪器盒14内； 其中，位于顶层的信号检测电路板20上固定有铜质的电路板弹性顶针30，该弹性顶针30穿 设密封板13将信号传导体输出的信号接入位于顶层的信号检测电路板20 ；位于底层的信号检测电路板20经由信号输出端子25及信号输出口 17输出处理 后的信号至数据处理服务器22。作为上述技术方案的又一种改进，所述的仪器盒14和敏感器底座7之间隔有密封 板13。该密封板13进一步地起到密封前端的高压工作环境的作用。作为上述技术方案的再一种改进，所述的敏感器底座7的中心处同轴穿设绝缘密 封护套8和传感器探针6，所述的传感器探针6的前端设有凹槽，该凹槽内通过弹簧套设弹5性触头5，所述的弹性触头5的前端抵设于电容传声器的后极板19 ；所述的传感器探针6的 后端通过穿设于密封板13的弹性顶针30将信号输出至信号检测电路板20。进一步地，所述的传感器探针6的中部外周上设有1个或1个以上的凹槽，用于嵌 套密封垫9 ；所述的密封垫9前端面抵于敏感器底座7，后端面抵于通过密封螺帽10和绝缘 护套11固定的上绝缘护套29。本技术通过上述的密封设计，较好的实现了耐压前腔3和敏感器底座7之间 高压环境的密封问题。由于具有耐高压、耐低压、防老化等众多优点，有力的保证了传感器 在高静压的环境中正常工作；他们将信号传导体紧密的固定在敏感器底座中心空槽中，这 种密闭隔离结构既保证了敏感器测量的次声与低频声信号可以通过信号传导体传导到仪 器盒的信号检测电路板，又保证了前腔的密闭性能，避免了因为空隙的漏气带来的测量不 准确，同时绝缘密封套，密封垫，密封螺帽和绝缘护套使信号传导体与敏感器底座隔离开， 起绝缘作用。作为上述技术方案的还一种改进，所述的弹性触头5后部还套设有绝缘垫28和紧 箍盖板27 ；绝缘垫28位于紧箍盖板27和传感器探针6的上端面之间，所述的紧箍盖板27 固定于敏感器底座7上。本技术通过该设计，解决了电容式传感器4离开高压环境时产生的负压会顶 起信号传导体的问题。实际使用中，所述的电容式传感器4通过螺纹与敏感器底座7紧固连接成为一个 整体，再通过敏感器底座侧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于高压管道内流体泄漏监测的次声与低频声传感器，其特征在于，该次声与低频声传感器采用带有均压孔的电容式传感器（４），所述的电容式传感器通过敏感器底座（７）设置于耐压前腔（３）内，所述的耐压前腔（３）和敏感器底座（７）之间形成一个高压环境；所述的敏感器底座（７）上设有均压孔（２６），以使电容式传感器（４）工作在均压环境中；所述的耐压前腔（３）上设置有进声口（１）；该进声口（１）处和电容式传感器（４）之间填充气体滤清器（２）或透声隔离器（２４）；当检测高压气体管道泄漏时，耐压前腔进声口（１）处填充对气体的滤清器（２）；当检测高压液体管道泄漏时，耐压前腔进声口（１）处填充透声隔离器（２４），并且耐压前腔内部充满透声液体；所述的敏感器底座（７）上密封穿设信号传导体，用于将电容传声器（４）产生的信号通过该信号传导体输出。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨亦春，滕鹏晓，
申请(专利权)人：中国科学院声学研究所，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]