[发明专利]PCCP断丝声学监测装置的在线验证装置及方法

权利要求书

1.一种PCCP断丝声学监测装置的在线验证装置，其特征在于，该装置包括模拟断丝及导波装置、分布式声学监测装置、振动信号采集装置和信号对比检验系统；

所述模拟断丝及导波装置，被配置为模拟预应力钢丝发生断裂的过程并将断丝产生的机械振动信号传递到管壁及管内水体；

所述分布式声学监测装置，被配置为沿管道轴向应用分布式传感系统实时检测断丝产生的机械振动信号；

所述振动信号采集装置，被配置为在管道典型断面实时检测断丝产生的机械振动信号或水中的脉动信号；

所述信号对比检验系统，被配置为将所述分布式声学监测装置和振动信号采集装置采集的信号进行对比分析，评定所述分布式声学监测装置的硬件感知精度、软件分析精度和定位误差，从而实现对所述分布式声学监测装置的在线验证。

2.根据权利要求1所述的PCCP断丝声学监测装置的在线验证装置，其特征在于，所述模拟断丝及导波装置包括自平衡框架、钢丝、千斤顶、导波杆和电化学腐蚀系统；所述电化学腐蚀系统包括腐蚀水槽、腐蚀液、电源和用作电极的导体；

所述自平衡框架底部通过锚固螺栓与钢管段固定，所述自平衡框架侧端设置延伸段连接钢管段；

所述钢丝一端锚固于所述自平衡框架的一侧端，所述钢丝的另一端通过所述千斤顶锚固于所述自平衡框架的另一侧端；

所述钢丝浸没在所述腐蚀水槽中，所述腐蚀水槽内设置有所述腐蚀液，形成电源—导体—腐蚀液—钢丝—电源的回路，其中，通过控制所述电化学腐蚀系统的所述导体的电位、所述腐蚀液的物质浓度和腐蚀液温度以及所述千斤顶施加荷载的速率控制模拟断丝的发生时刻，断丝产生的信号通过所述延伸段、导波杆和锚固螺栓传入钢管段中。

3.根据权利要求2所述的PCCP断丝声学监测装置的在线验证装置，其特征在于，所述导波杆是由两个对称的弧形杆段和直杆段连接而成，所述导波杆的一端通过螺栓使之与排气阀主管紧密接触，所述导波杆的另一端通过螺栓与所述自平衡框架紧密接触，所述自平衡框架底部与钢管段之间还设置有垫层。

4.根据权利要求1所述的PCCP断丝声学监测装置的在线验证装置，其特征在于，所述分布式声学监测装置包括声光纤信号采集系统、光缆盘、声光纤和终端盒；

所述声光纤设置于管道内，用于感知断丝产生的机械振动信号；

所述光缆盘用于调节所述声光纤光缆的长度，以便测试断丝监测的定位精度；

所述声光纤信号采集系统，用于采集所述声光纤检测到机械振动信号，识别断丝信号并获得管道内断丝定位结果；

所述终端盒，用于放置所述声光纤末端的反射镜，同时保护光纤末端不受破坏。

5.根据权利要求1所述的PCCP断丝声学监测装置的在线验证装置，其特征在于，所述振动信号采集装置包括振动信号采集系统、振动传感器或水声传感器；

所述振动传感器固定设置在管道排气阀金属构件的外表面，使得所述振动传感器接收到的振动信号与预应力钢丝断裂信号的特征一致；

所述水声传感器设置在管道内的水体中，用于接收水中的脉动信号；

所述振动信号采集系统，用于接收所述振动传感器或所述水声传感器的信号。

6.基于权利要求2到5任一项所述PCCP断丝声学监测装置的在线验证装置的在线验证方法，其特征在于包括：

将待验证的声光纤布置于管道内并布置模拟断丝及导波装置；

通过模拟断丝及导波装置在管道外侧产生模拟的断丝振动信号，信号通过导波杆和锚固螺栓传递到钢管段进而被声光纤信号采集系统和振动信号采集系统接收；

通过对比声光纤监测成果与振动信号采集系统的监测结果实现对分布式声学监测装置的在线验证。