[发明专利]一种天然气管道泄漏信号的数据采集系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于天然气管道泄漏信号检测技术领域，涉及了一种基于Labview的天然气管道泄漏信号的数据采集系统及方法。

背景技术

近年来，天然气管道运行状态和安全维护也日渐受到人们广泛的关注，各种检测技术也在不断发展，目前国内外针对天然气管道泄漏所采取的主要检测方法有质量或体积平衡法、漏磁检测法、负压波法、瞬态模型法、次声波法、智能防腐层法等，这些方法都可以对天然气管道泄漏检测起到非常不错的作用，但是它们也有其适用范围，也有一定的局限性，质量或体积平衡法可根据泄漏时入口和出口的流量差程度判定是否泄漏，但由于气体的可压缩性和流量测量的非同步性，其误报率和漏报率很高，检测的灵敏度和定位精度很低，不能满足实际需要；漏磁检测法虽较成熟，但只适用于铁磁材料，工作效率低；负压波法可以迅速检测出大的泄漏，但是对于比较小的泄漏或者已经发生的泄漏检测效果不佳；瞬态模型法需要建立准确的管道模型，且其误报率太高；次声波法在检测的长度、灵敏度方面存在不足，对于它的研究在国内也尚处于理论阶段；智能防腐层法在管道的胶带防腐层上增加一个防盗监测电路，可通过电路电阻值的变化来反应，但该系统对环境比较敏感，温度、湿度的变化可能导致电阻值的变化从而误报警，安装费用也比较高。综上所述，这些检测方法在特定的领域都起到一定的作用，但从检测精度、灵敏度、工作效率和经济成本考虑，它们对于长输天然气管道泄漏检测来说都不大适用。

光纤传感器在长输天然气管道泄漏检测方面应用的越来越广泛。光纤传感器具有结构简单、体积小、重量轻、耗能少，频带宽动态范围大，可用于高温、高压、强电磁干扰、腐蚀等各种恶劣环境，具有很高的灵敏度等特点，因此也取代了不少传统的传感器。而光纤传感器的基本原理包含多种调制技术，其中有强度调制、频率调制、波长调制、偏振调制和相位调制。而相位调制，即干涉型的光纤传感器，具有极高的灵敏度和很高的精度，非常适用于长输天然气管道的泄漏检测。研究长输天然气泄漏检测技术将更能保证天然气输送的安全，对天然气管道的运行情况进行实时监测，从而能够及时发现管道泄漏发生情况并进行定位，将损失降至最低，同时也保障人民群众的生命财产安全这就要求对泄漏信号进行数据的采集与数据的分析。传统的数据采集常使用移动设备存储和运用Matlab等软件进行大量数据统计然后分析，而虚拟仪器图形化开发环境Labview代替了传统的数据采集系统，使采集系统更快，更方便，更准确，因此得到了更广泛的应用。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的不足，提供一种天然气管道泄漏信号的数据采集系统及方法。

一种天然气管道泄漏信号的数据采集系统，包括信号测量模块、信号解调处理模块、RS232串口和具有Labview开发平台的上位机。

信号测量模块采集长输天然气管道泄漏信号，并将信号转换成电信号，所述的信号解调处理模块快速解调出信号的物理量， RS232用于采集解调后由AD转换芯片将模拟信号转换成的数字信号，然后将上传的采集信号传输给具有Labview开发平台的上位机。

所述的信号解调处理模块，包括STM32F108xG数字处理芯片、电源电路、运算放大电路、差分驱动电路、第一AD采集电路、第二AD采集电路、DDS信号波形产生电路、差分运算放大电路和干涉信号运算放大电路。其中本发明中电源电路+ 15V的电源正负极两端使用了二极管，避免了电源正负极接反烧毁整个电路。

电源电路包括接插件P1、第一整流二极管D1、第二整流二极管D5、第一发光二极管D2、第二发光二极管D3、第一电阻R37、第二电阻R41、第一钽电容C50和第二钽电容C52;

所述的接插件P1的1脚与第二整流二极管D5的阴极连接，第二整流二极管D5的阳极与第二钽电容C52的负极、第二电阻R41的一端连接并作为-15V电源输出端，第二电阻R41的另一端与第二发光二极管D3的阴极连接，第二发光二极管D3的阳极和第二钽电容C52的正极接地；接插件P1的3脚与第一整流二极管D1的阴极连接，第一整流二极管D1的阳极与第一钽电容C50的正极、第一电阻R37的一端连接并作为+15V电源输出端，第一电阻R37的另一端与第一发光二极管D2正极连接，第一发光二极管D2的负极接模拟地，第一钽电容C50的负极接模拟地；接插件P1的2脚接模拟地；