[发明专利]一种基于频域的液体输送管道泄漏和污堵检测方法

摘要

本发明公开了一种基于频域的液体输送管道泄漏和污堵检测方法，信号发生器受数据处理器控制，产生检测所需的激励信号，接收电路实时检测接收电极上的电势差信号，并将电势差信号传输给数据采样装置，数据采样装置定时采集接收电极传输过来的电势差信号，对采集的电势差信号进行傅里叶变换产生定位曲线，当探头运动到缺陷点附近时，缺陷点对电场产生影响，使接收电极接收到的电势差发生变化，通过定位曲线的变化检测管道的缺陷，并由定位曲线中探头和缺陷点的相对位置即可对缺陷进行定位。本发明方法应用广泛，特别适用于恶劣的工作环境中如原油、成品油、工业用危险液体、污水或者包含污染物的导电媒介等液体输送管道的内检测上。

主权项

一种基于频域的液体输送管道泄漏和污堵检测方法，所述方法基于一种主动电场液体输送管道内检测装置，该内检测装置包括主动电场发射装置(1)、电场变化检测装置(2)、数据采样装置(3)、数据处理器(4)和探头支架(5)；所述的主动电场发射装置(1)包括信号发生器(1‑1)和发射电极(1‑2)；所述的电场变化检测装置(2)包括接收电极(2‑1)和接收电路(2‑2)；所述发射电极(1‑2)将信号发生器(1‑1)产生的电压激励信号输入到输送液体(7)中以建立探测电场，接收电极(2‑1)将液体输送管道(6)的物理特性变化引起的电场变化传输到接收电路(2‑2)上；所述的数据采样装置(3)对接收电极(2‑1)进行数据采样；所述的探头支架(5)设于液体输送管道(6)内的输送液体(7)中，用于安装固定探头即发射电极(1‑2)和接收电极(2‑1)；所述的数据处理器(4)用于对输入信号进行滤波，并利用FFT变换分析接收电极(2‑1)输出的电压变化从而对液体输送管道的缺陷进行检测，同时，数据处理器(4)还控制信号发生器(1‑1)发射所需信号；其特征在于，所述方法包括以下多个步骤：S1，初始化：S101，电场发射，对信号发生器(1‑1)进行初始化，设定待发生信号的波形参数；S102，电场变化检测，接收电路(2‑2)实时检测接收电极(2‑1)上的电势差信号f(t)，并将电势差信号f(t)传输给数据采样装置(3)，接收电路(2‑2)提供一个或多个数据采集端口与数据采样装置(3)连接；S103，数据采样装置(3)通过采集通道选择模块选择待信号传输的通道，通道采样数控制模块设置该采集通道的采样率；S104，初始化数据采集端口和结构体数组Arr[capacity]，结构体数组Arr[capacity]包括采样开始时刻时间time、傅里叶变换的特征幅值|Fm(k)|和探头的接收电极(2‑1)与缺陷点(8)的相对位置Lrp；S2，数据采集：S201，探头支架(5)在所选液体输送管道内的运动过程中，数据采样装置(3)定时采集由接收电路(2‑2)传输过来的接收电极(2‑1)中的差分电压信号fm(n)，差分电压信号fm(n)的计算公式为：fm(n)＝E1‑E2；式中，E1为上接收电极(2‑1‑1)的电势，E2为下接收电极(2‑1‑2)的电势，m为第m次采样，n为采样时间即探头在该采样时间段内的运动时间t的离散值；S3，描绘定位曲线：S301，对该采样时间段内采集的差分电压信号fm(n)进行傅里叶变换，其傅里叶变换函数为：Fm(k)=Σn=0N-1fm(n)WNnk,WN=e-j2πN,k=0,1,...,N-1;]]>S302，计算傅里叶变换的特征幅值|Fm(k)|；S303，将本次采样开始时刻time和特征幅值|Fm(k)|存储在结构体数组Arr[capacity]中对应的第i个数组元素Arr[i]中，即Arr[i].time＝time，Arr[i].value＝|Fm(k)|；S304，计算探头支架(5)上的接收电极(2‑1)与缺陷点(8)的相对位置Lrp，将其存储在结构体数组Arr[capacity]中，即Arr[i].Lrp＝Lrp，相对位置Lrp的计算公式为：Lrp＝S‑(vt+L0)；式中，S为缺陷点(8)在导轨上的绝对位置坐标，L0为探头上的接收电极(2‑1)的实际起始位置坐标，t为探头从开始检测到当前时刻总的运动时间，v为探头的运动速度；S305，根据相对位置Lrp和特征幅值|Fm(k)|在坐标图中记录当前采样点，并将当前采样点与上一采样点进行连线，描绘出定位曲线；S306，判断结构体数组是否已存满，即结构体数组所能容纳的元素个数已达上限，若已存满，则结束数据采集步骤S2和S3，否则，重复数据采集步骤S2和S3；S4，缺陷定位，当探头运动到缺陷点(8)附近时，缺陷点(8)对电场产生影响，使接收电极(2‑1)接收到的电势差发生变化，同时定位曲线也发生畸变，且定位曲线的畸变处对应管道的缺陷点(8)。