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[发明专利]一种海底气体泄漏探测传感器及定位方法-CN202310900417.2在审
发明人： 黄新敬;王硕元;马金玉;李赞;李健 -专利权人：天津大学
申请日： 2023-07-21 - 公布日： 2023-10-24 - 主分类号： F17D5/06 文献下载
摘要：本发明公开了一种海底气体泄漏探测传感器及定位方法，传感器包括：MEMS麦克风被密封在传感器外壳的内部空气腔中，外部使用保护性笼子结构对传感器进行保护；MEMS麦克风焊接在传感器的FPC板的一端，传感器的FPC板的另一端焊接在电路板上，并密封在密封杆中，防止短路；电路板对麦克风的输出信号做适当变换，提高远距离传输的抗干扰能力和减小距离传输的信号衰减程度；密封杆的尾部引出水密线缆，保证泄漏声探测传感器的水密性。本发明在海底天然气管道外部或气体矿藏区探测气体泄漏声的宽频特性，准确识别连续微小泄漏，并确定泄漏点的位置。
一种海底气体泄漏探测传感器定位方法

[发明专利]一种多通道水声探测和水声数据高效接收系统-CN202310744104.2在审
发明人： 黄新敬;杨甜;马金玉;张洪彬;李健;王硕元;李赞 -专利权人：天津大学
申请日： 2023-06-21 - 公布日： 2023-10-20 - 主分类号： H04B13/02 文献下载
摘要：本发明公开了一种多通道水声探测和水声数据高效接收系统，包括多通道水声传感器、信号采集模块以及上位机显示模块；多通道水声传感器，用于接收水声换能器发射的声音信号，并转换为M个通道的电压信号输出至信号采集模块；信号采集模块，与多通道水声传感器相连接，用于接收多通道水声传感器输出的M个通道的电压信号，然后分析处理后，输出M个通道的实时电压幅值至上位机显示模块；上位机显示模块，与信号采集模块相连接，用于对信号采集模块发来的、处理后的M个通道的实时电压幅值，通过执行预设的分析操作，判断该水声换能器发射的声音信号所对应的发射数据。本发明能够稳定地接收不同频率的声音信号，实现水声数据的高效探测和接收。
一种通道探测数据高效接收系统

[发明专利]基于球形内检测器的管道泄漏定位方法-CN202111603276.5有效
发明人： 黄新敬;李赞;王亮;李健;封皓;陈世利;芮小博 -专利权人：天津大学
申请日： 2021-12-24 - 公布日： 2023-09-26 - 主分类号： F17D5/02 文献下载
摘要：本发明涉及一种基于球形内检测器的管道泄漏定位方法，所采用的球形内检测器，包括水密球壳，至少两个麦克风、麦克风支架、功能电路板、电源模块和信号发射装置，所采用的定位系统包括球形内检测器，GPS模块，信号接收装置和上位机，球形内检测器,包括水密球壳，至少两个麦克风和信号发射装置；在水密球壳的赤道面或赤道面附近设置有配重，使得球形内检测器在管道内滚动时与管道内壁的接触点位于赤道面上；麦克风，有一个位于或靠近水密球壳的赤道的中心，称其为中心麦克风，其他的位于或靠近水密球壳的赤道；所述的管道泄漏定位方法包括：球形内检测器对管网中的泄漏管道段的定位、泄漏点在管网单节管道段的轴向定位两部分。
基于球形检测器管道泄漏定位方法

[发明专利]一种基于气泡弹性特征的液体场运动粘度系数测量方法-CN202210197377.5有效
发明人：张宇;徐立鑫;芮小博;王丙璞;黄新敬;李健 -专利权人：天津大学
申请日： 2022-03-01 - 公布日： 2023-09-15 - 主分类号： G01N11/00 文献下载
摘要：本发明涉及一种基于气泡弹性特征的液体场运动粘度系数测量方法，所述测量方法包括如下步骤：1)测量系统搭建；2)液体注入；3)气泡释放；4)信号采集处理；5)运动粘度系数计算；6)被测液体回收。本发明设计科学合理，能够快速实现运动粘度系数的测量，且测量系统结构简单，测量方便，测量精度高。
一种基于气泡弹性特征液体运动粘度系数测量方法

[发明专利]航天器加筋平板自适应阈值互相关定位方法-CN202010240696.0有效
发明人：张宇;岳桂轩;芮小博;封皓;曾周末;綦磊;黄新敬 -专利权人：天津大学
申请日： 2020-03-31 - 公布日： 2023-06-06 - 主分类号： G01N29/14 文献下载
摘要：本发明涉及一种航天器加筋平板自适应阈值互相关定位系统，其特征在于：待检测试件上设置若干传感器，若干传感器均连接至信号放大器，信号放大器连接至声发射采集仪，声发射采集仪连接至计算机。本发明还涉及一种航天器加筋平板自适应阈值互相关定位算法，其特征在于：算法的步骤为：1)开启定位系统，并接收碎片碰撞产生的碰撞信号；2)采用自适应阈值截取算法截取步骤1)中合适的碰撞信号片段；3)采用互相关定位算法对步骤2)截取的碰撞信号片段进行处理，获得待检测试件各个位置的碰撞发生概率，构成碰撞概率云图，选取云图中碰撞概率最大的位置作为碰撞定位结果。本发明设计科学合理，能够实现航天器加筋平板的碰撞定位，提高定位精度。
航天器平板自适应阈值互相定位方法

[发明专利]一种共振空腔水听器的工作频率拓展方法-CN202010383562.4有效
发明人： 黄新敬;李健;陈世利;封皓;张宇 -专利权人：天津大学
申请日： 2020-05-08 - 公布日： 2023-05-23 - 主分类号： G01H11/06 文献下载
摘要：本发明公开了一种共振空腔水听器的工作频率拓展方法，水听器的工作频率小于等于阈值时，所述方法包括：水听器包括：圆柱螺旋管道器件或立体螺旋管道器件或平面螺旋管道器件、麦克风布放位置、扫描螺旋线、电源和信号线、固定麦克风的盖子、插入麦克风的孔、平面螺旋管道器件的一个横截面、以及麦克风；过圆柱螺旋管道器件或立体螺旋管道器件或平面螺旋管道器件的表面任意一点布放位置，用垂直于扫描螺旋线的平面截取立体螺旋管道器件或平面螺旋管道器件，获取截面图；通过数值计算不同条件下的螺旋线的弧长，通过调节弧长连续地调节工作频率。
一种共振空腔水听器工作频率拓展方法

[发明专利]一种海底管道弯曲角度的测量方法-CN202210277657.7有效
发明人： 黄新敬;张志鹏;李健;封皓;芮小博;王佳霖 -专利权人：天津大学
申请日： 2022-03-21 - 公布日： 2023-05-05 - 主分类号： G01B7/30 文献下载
摘要：本发明公开了一种管道弯曲角度的测量方法，所述方法包括以下步骤：构建一球形内检测器，包括：水密球壳、二轴加速度计、探测线圈和单片机；所述二轴加速度计处于中心位置，探测线圈均匀分布在水密球壳的赤道上；构建一基于RLC谐振电路和涡流效应的金属管壁最近点探测器；通过金属管壁最近点探测器与球形内检测器的配合，实现对管道弯曲角度的测量。本发明搭载于经配重设计过的SD，在充液管道中实现平稳定轴滚动，能够对管道弯曲角度进行较为准确的测量，并通过充液管道实验验证了其实用性。
一种海底管道弯曲角度测量方法

[发明专利]一种基于光纤光栅的宽频弹性波检测系统-CN202110404913.X有效
发明人： 黄新敬;李健;曾周末;封皓;芮小博;张宇 -专利权人：天津大学
申请日： 2021-04-15 - 公布日： 2022-12-13 - 主分类号： G01N21/27 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于光纤光栅的宽频弹性波检测系统，包括宽频光源；宽频光源与第一环形器的A口相连；第一环形器的B口与参考FBG传感器相连；参考FBG传感器粘贴在压电陶瓷PZT上；第一环形器的C口与第二环形器的A口相连接；第二环形器的C口与光电探测器相连；第二环形器的B口与检测用FBG传感器相连；检测用FBG传感器固定在被测对象上；光电探测器与数据采集模块相连；数据采集模块与信号处理驱动模块相连；信号处理驱动模块与信号产生模块相连接；信号产生模块的信号输出端与压电陶瓷PZT相电性连接。本发明设计科学，能够可靠地对频带宽的弹性波(即宽频弹性波)进行测量，具有超宽频弹性波的检测能力。
一种基于光纤光栅宽频弹性检测系统

[发明专利]一种适用于2Hz以下超低频旋转的能量收集器-CN202211076162.4在审
发明人：芮小博;韩欣欣;李健;张宇;黄新敬;李航;曾周末 -专利权人：天津大学
申请日： 2022-09-05 - 公布日： 2022-12-09 - 主分类号： H02N2/18 文献下载
摘要：本发明涉及一种适用于2Hz以下超低频旋转的能量收集器，直线导轨的两端对称设置有固定座，直线导轨上滑动安装可移动基座；可移动基座的一侧设置压电悬臂梁，压电悬臂梁上放置压电材料，压电悬臂梁的端部固定安装质量块。可移动基座将由重力分量作用沿直线导轨产生位移，当可移动基座与固定座发生碰撞时，会产生瞬时冲击力，压电悬臂梁端部的质量块由于惯性将继续向原方向运动，质量块与可移动基座之间产生了相对位移，带动压电悬臂梁发生形变，实现压电能量转化。本发明结构设计巧妙，可解决激励频率远低于谐振频率的低效能量收集问题，且能在一个运动周期内达到倍频的效果，实现能量的高效收集，特别适用于超低频旋转环境。
一种适用于 hz 以下低频旋转能量收集

[发明专利]基于冲击倍频的2Hz以下超低频旋转高效集能器及设计方法-CN202211076172.8在审
发明人：芮小博;韩欣欣;李健;张宇;李航;黄新敬;封皓;沙洲;曾周末 -专利权人：天津大学
申请日： 2022-09-05 - 公布日： 2022-12-09 - 主分类号： H02N2/18 文献下载
摘要：本发明涉及一种基于冲击倍频的2Hz以下超低频旋转高效集能器及其设计方法，当自由激励球运动到集能器的两侧，自由激励球与二级压电集能压电材料层相互作用，二级压电集能衬底被挤压而与拨动触点接触产生形变，实现动能向电能和弹簧势能的转化，并通过弹簧作用于一级压电集能压电材料层，实现一级压电结构换能；当集能器继续翻转时，弹簧势能将以机械力形式推动自由激励球获得更高的反向速度，随后进入后半周期重复以上过程。本发明通过两级压电结构和线圈设计，实现自由激励球对两级压电结构的往复变化激励，在一个周期内按照压电‑电磁‑压电‑电磁的顺序对旋转环境中的能量进行收集，适用于低频旋转环境，实现对其他结构如传感器节点的能量供应。
基于冲击倍频 hz 以下低频旋转高效集能器设计方法

[发明专利]一种管道弯曲应力检测装置-CN202110183587.4有效
发明人： 黄新敬;李健;封皓;张宇;曾周末;燕玉田 -专利权人：天津大学
申请日： 2021-02-08 - 公布日： 2022-12-02 - 主分类号： G01L1/12 文献下载
摘要：本发明公开了一种管道弯曲应力检测装置，所述装置包括：圆柱形管道内检测器，管道内检测器的中心孔上延伸出四根长度相等的支架，相邻支架之间的角度为90°，支架的末端均安装一个磁传感器用于检测管道附近的磁场信号；管道内检测器在前进过程中四个磁传感器始终与管道内壁贴合，扫描采集管道轴向路径上的上侧、下侧、左侧和右侧管壁处的磁信号；通过分析四个磁传感器采集到的磁信号之间的差异，判断出管壁上的应力分布，从而实现管道弯曲检测。本发明可对内检测器运行路径上采集到的磁场信号进行特征分析，由分析结果即可判断出管道弯曲状态，从而实现管道弯曲应力的无损检测。
一种管道弯曲应力检测装置

[发明专利]一种基于最短路径规划的流体管网泄漏监测方法-CN202210695501.0在审
发明人： 黄新敬;燕育培;封皓;李健;曾周末;芮小博;张宇 -专利权人：天津大学
申请日： 2022-06-20 - 公布日： 2022-09-27 - 主分类号： G06F30/12 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于最短路径规划的流体管网泄漏监测方法，包括以下步骤：建立负压波在单根直管道传播模型；对管道关键点位进行测绘，得到若干点位经纬度坐标，制作管网分布数据表格，根据不同点位之间的相连关系，建立邻接矩阵，在matlab中作出管网图；在管网的所有管段中按照固定间隔取点，将全部管网细分为若干离散点；解算每一离散点到各部署传感器的最短路径，然后依次计算当每一离散点位置发生泄漏时，部署的各个压力传感器检测到的负压波信号的到达时刻。将到达时刻形成数据列，并由此建立时延标准库，当某一位置真正发生泄漏时，将各传感器实测的负压波的到达时间与时延标准库进行比对，并筛选漏点坐标。
一种基于路径规划流体管网泄漏监测方法

[发明专利]一种基于共振空气腔的新型水听器-CN201910885916.2有效
发明人： 黄新敬;李赞;李健;封皓;陈世利;王欣 -专利权人：天津大学
申请日： 2019-09-19 - 公布日： 2022-05-03 - 主分类号： G01H11/06 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于共振空气腔的新型水听器，其包括密封的、球体形状的球壳(1)；球壳(1)的内部，具有中空的空气腔(3)；球壳(1)的球心位置，安装有麦克风(2)；球壳(1)放置在水域中，用于将外部的水与空气腔(3)相隔离；麦克风(2)，用于测量从外部水域投射进来的声音。本发明公开的一种基于共振空气腔的新型水听器，其利用的是球形壳体内部的空气腔共振，采用麦克风来感知从球外水域透射到空气腔内的声压，在共振频率附近灵敏度高、信噪比高，具有重大的生产实践意义。
一种基于共振空气新型水听器

[发明专利]用于管道泄漏检测的球形内检测器及定位系统-CN202111494396.6在审
发明人： 黄新敬;王亮;李赞;李健;封皓;陈世利;芮小博 -专利权人：天津大学
申请日： 2021-12-08 - 公布日： 2022-03-08 - 主分类号： F17D5/02 文献下载
摘要：本发明涉及一种用于管道泄漏检测及定位的球形内检测器，包括水密球壳，至少两个麦克风、麦克风支架(7)、功能电路板、电源模块(11)和信号发射装置。其中，水密球壳内部为空气球腔(2)，在水密球壳的赤道面或赤道面附近设置有配重，使得球形内检测器在管道内滚动静止后其与管道内壁的接触点位于赤道面上；麦克风，有一个位于或靠近水密球壳的赤道的中心，称其为中心麦克风，其他的位于或靠近水密球壳的赤道；麦克风支架(7)，用于固定麦克风；功能电路板，包括主MCU、数据采集模块、无线传输模块、加速度计以及磁力计；信号发射装置，包括发射压电陶瓷传感器(12)和信号发生与驱动电路。本发明同时给出使用此种检测器的管道泄漏检测及定位系统。
用于管道泄漏检测球形检测器定位系统

[发明专利]一种管道螺旋焊缝和环焊缝交点的定位方法-CN202010776847.4有效
发明人： 黄新敬;王垣;李健;封皓;张宇;李明泽 -专利权人：天津大学
申请日： 2020-08-05 - 公布日： 2022-03-01 - 主分类号： B23K37/053 文献下载
摘要：本发明公开了一种管道螺旋焊缝和环焊缝交点的定位方法，包括步骤：第一步，在螺旋管道中放入球形检测器SD；第二步，以SD沿着螺旋管道轴向的中间竖直圆形截面为测量平面，建立球形坐标系；第三步，根据SD采集获得的X2轴和Z2轴方向上的加速度信号，确定螺旋管道中各个螺旋焊缝的轴向位置xi；第四步，根据螺旋管道中螺旋焊缝的旋向、螺旋管道中各个螺旋焊缝的轴向位置xi，以及螺旋管道的入口环焊缝的轴向位置sI和出口环焊缝的轴向位置so，确定螺旋管道的入口螺旋焊缝和入口环焊缝的交点θI以及出口螺旋焊缝与出口环焊缝的交点θo。本发明基于球形内检测器SD，可以可靠地对螺旋管道中螺旋焊缝和环焊缝交点的位置进行检测。
一种管道螺旋焊缝交点定位方法

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