一种用于定位管道内物体的装置，其包括：发送站，所述发送站具有用于在管道内发送频率在２０ｋＨｚ至２００ｋＨｚ 范围内的声发射的设备；接收站，所述接收站具有能够接收由发送站发送的声发射的接收器；接收站与发送站中的一个定位在管道上的已知位置，并且接收站与发送站中的另一个定位在物体上；以及计时器设备，所述计时器设备用以确定声发射在发送站与接收站之间传送所用的时间。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种。尤其涉及一种用于定位已经被引 入管道中的可移动物体的装置和方法。在其优选的实施例中，本专利技术涉及定位探测器单元 的位置，所述探测器单元用于探测携载液体的管道内的异常，所述液体例如油或水、或者是 气体，例如天然气。
技术介绍
通常，获知已经被引入管道内的物体的位置是有用的，例如用于维修或探测泄漏 的目的。例如，有时需要获知已经被引入管道并用以清洁管道的管道清管器的位置。获知 该位置能够使操作人员预测清管器何时将到达清管器站，或在清管器塞住时执行释放清管 器的步骤。对于特定类型的物体，上述方法可能在特定的时间获知所述特定类型的物体在管 道内的位置是有用的，所述特定类型的物体是探测器单元，所述探测器单元感应管道内的 状态。无线探测器单元在很多年前就已经被人们所熟知，所述无线探测器单元在管道中 移动，随着它们的移动感应管道内的状态。例如，石油工业很久以前就开始使用无线“清管 器”，所述无线“清管器”填充管道的横截面，并且被流动的油推动前进。在输油管道和输 水管道中，已经开始使用无线球状探测器单元，例如，全技术有限公司(Pure Technology Ltd.)的已公开的PCT申请WO 2006/081671中所述设备。在该已公开的申请中，其探测器 单元采用目前优选的形式，所述单元沿着填充流体的管道的底部滚动，被流体流推动前进。 其中还提供了无线驱动探测器单元，所述无线驱动探测器单元靠自身动力穿过管道。探测器单元通常放置在管道中以探测异常状态，例如泄漏、腐蚀或管壁破损，利用 适当的已知的传感器来感应特定的异常状态。显然，尽可能准确地确定异常状态的位置是 必需的，因此才能进一步地做出补救或监测。为了确定该位置，通常获知探测器单元在异常 状态被捕获时的定位是重要的。在多数情况中，采用卫星(例如GPS定位设备)的方法并 不可用，因为对于此类方法来说，管道被埋入地下太深以致难以展开工作。已经有很多方法用于确定探测器单元在管道中的位置。探测器单元由流体流携 载，所述流体流在管道中流动的平均速度是已知的，记录从所述单元被释放以穿过管道直 至其达到异常点所用的时间，能够做出对该探测器单元的粗略测定。这种方法有时可以通 过沿管道设置(例如在检验孔)间隔地发出特定声音特征的信标，并利用探测器单元经过 该信标的时间来帮助校准管道中的特定截面的平均流速的方式来改进。如果探测器设计为 沿着管道的底部滚动，那么能够计算旋转的数量以提供传送距离的指示。如果探测器单元 配备有磁力计，所述磁力计能够感应管路结构要素，例如金属管道中的焊接处或混凝土绕 丝制成的管道中的承插式接头。类似地，探测器单元上的压力和温度传感器通常能够感应 管路结构要素，例如其它线路接合的位置、或离开被监测管道的位置，因为液体离开或进入 被监测管道会影响管道中的压力或温度。尽管这些确定探测器单元的位置的方法是有用的，但是它们不能提供探测器单元 的精确定位。在管道中的流体流可能并不恒定，尤其是在管道部分地填充有液体或在流体 在管道中上行或下行的情况中。对探测器单元滚动所产生的旋转数量的测量有时是不正确 的，例如该单元夹带在流体中而不与管道底部接触的情况。对管路结构的感应可能并不可 行，例如只存在对结构特征定位的不完整或不精确的记录的情况。因此，用于确定已经被引入管道的物体、尤其是探测器单元在管道中的位置的准 确并且精确的方法是有用的，并且执行该方法的装置也是有用的。
技术实现思路
已经发现，高频率的声发射穿过管道传输时几乎没有振幅损失。这就允许在远方 位置(例如几千米远)接收所述发射，而不会过分减弱。如果所述声发射从第一位置穿过管道发送的精确时间确定，并且该发射在第二远 方位置处被接收的精确时间确定，那么就能够根据本专利技术获得发送位置与接收位置之间的 管道长度的非常精确的测量值。为了获得两个位置之间的距离，首先确定声发射在两个位 置之间传送所用的时间，并将该值乘以管道内液体类型中的特定频率的声音的速度。其中， 第一位置与第二位置中的一个是管道中的可移动物体，而另一个是沿管道的已知位置，这 就提供了一种用于找出可移动物体的位置的方法。附图说明下面将参照附图描述本专利技术，其中图1为根据本专利技术的探测器单元的示意图(未按比例)，所述探测器单元配备有发 送站并且定位在管道内，其中探测器单元为无线清管器，所述无线清管器沿管道的底部滚 动。管道以截面示出以示出探测器单元。图2为根据本专利技术的配备有发送站的探测器单元的示意图(未按比例)，并且所述 探测器单元定位在管道内，其中所述探测器单元为管道清管器。所述管道以截面示出以示 出探测器单元。图3为根据本专利技术的接收站以及其它相关设备的示意图(未按比例)，所述接收站 定位在管道上的已知位置。管道和周围地层以截面示出以示出所述接收站。图4为本专利技术的替代实施例的示意图(未按比例)，其示出管道上的发送站以及配 备有接收站的探测器单元。管道和周围地层以截面示出以示出接收站和探测器单元。具体实施例方式根据本专利技术，发送站具有高精度计时器以及用于发出高频率声发射的设备。至少 一个接收站具有声接收器、高精度计时器和记录设备，所述声接收器放置用以接收管道内 产生的声音。两个计时器在相同的绝对时间的读数之间的差值(如果存在)是已知的，因 此能够在计算发射在它们之间传送所用的时间时做出校正。优选地，发送站在可移动探测 器单元中，并且接收设备设置在管道内的固定位置或附接至管道。这样做的原因是比起依 赖电池或类似物的可移动设备，在固定位置(可从输电网供应)通常更容易获得电能。足 够的电能供应至接收站允许该站设有放大器以放大接收的信号。在优选的实施例中，发送站定位在无线探测器单元上，并且接收站定位在管道中 的已知的固定点处，例如，将探测器单元投射入管道的点或通过检验孔能够进入管道的点。在一般优选的实施例中，发送站处于管道内的已知的固定点处，并且接收站处于 无线探测器单元上。在另一个实施例中，当绘制未知构造的管道时，其中声音在管道内的流体中的速 度是已知的，发送站和接收站沿管道定位在固定的点处，本专利技术是有用的，并且本专利技术用于 确定所述固定点之间的精确的距离。在另一个实施例中，当校准该系统时，并且两个站彼此之间间隔已知距离地处于 沿管道的固定点处时，本专利技术是有用的，并且本专利技术用于确定在管道内流体类型中使用的 频率的声音的精确速度。当发送站定位在可移动探测器单元上时，尤其优选地，在使用时将多个接收站设 置在沿管道的不同位置处。可移动探测器设备上的发送单元发送其高频率声发射。基于可 移动探测器单元在任意特定时间所处的位置，所述发射能够在不同的接收站被接收，或同 时在多个接收站被接收。在任意一个站接收的发射用于计算可移动探测器单元与该站之间 的距离。发送站和接收站中的计时器被不时地同步，因此能够对它们的读数中的任何误差 做出补偿。便利地，上述过程是通过确定在相同的绝对时间，计时器的读数之间的差值来实 现的，因此它们的读数之间的差值(误差)是已知的。上述过程能够通过例如比较每个计 时器与GPS时间信号(为此作为绝对“准确的”时间)，并记录GPS时间读数与计时器读数 之间的差值来实现。该过程能够在可移动传感器单元沿管路向下传送并发出由接收单元接 收的声发射之前或之后本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种用于定位管道内物体的装置，包括：发送站，所述发送站具有用于在管道内发送频率在２０ＫＨｚ至２００ＫＨｚ范围内的声发射的设备；接收站，所述接收站具有接收器，所述接收器能够接收由所述发送站发送的声发射；所述接收站与所述发送站中的一个定位在管道上的已知位置，并且所述接收站与所述发送站中的另一个定位在所述物体上；以及计时器设备，所述计时器设备用以确定所述声发射在所述发送站与所述接收站之间传送所用的时间。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：彼得·O·保尔森，
申请(专利权)人：全技术有限公司，
类型：发明
国别省市：CA
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