[发明专利]PCCP断丝声学监测装置的在线验证装置及方法

说明书

本发明涉及PCCP断丝声学监测装置的在线验证装置及方法，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；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；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；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；信号对比检验系统，被配置为将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，实现对分布式声学监测装置的在线验证。

技术领域

本发明是关于一种PCCP断丝声学监测装置的在线验证装置及方法，涉及PCCP监测领域。

背景技术

预应力钢筒混凝土管(PrestressedConcreteCylinderPipe，简称PCCP)是由钢筒、高强预应力钢丝、混凝土管芯和砂浆保护层等几种材料组合而成的复合管材，其能够充分发挥混凝土抗压、钢丝抗拉、钢筒抗渗等特点。但是，在内水压力和土压力的作用下，管道外壁有可能出现开裂。受到地下水以及外加电场等因素的影响，管壁内部预应力钢丝有可能存在腐蚀以至断裂的风险。通过应用声光纤监测技术监测预应力钢筋断裂的数量以便及时预警，就有可能避免爆管事故的发生。

近年来，国内在声光纤监测系统硬件制造(包括声光纤本身)、相应数据分析的软件开发等方面取得较多进展，然而，由于缺少鉴别可用于PCCP输水工程断丝监测系统的检验方法，给国产化声光纤监测系统的商业化应用和推广带来不利影响。本专利旨在提供一种可用于现场检验PCCP断丝监测系统感知精度、软件分析能力的装置和方法。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种提高验证效果的PCCP断丝声学监测装置的在线验证装置及方法。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

第一方面，本发明提供一种PCCP断丝声学监测装置的在线验证装置，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。

进一步地，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。