基于超声波等方式的管道内物质状态的探测方法的研究

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1、基于超声波等方式的管道内物质状态的探测方法的研究摘要：在生产过程中尤其是石油工业中对管道的使用愈加频繁，为了确保长输管道的质量，各种无损检测技术与工艺也逐渐应用于管道。对于0前的各项技术而言，都存在着一些缺点，且费用较为昂贵，在生产过程中无法大规模使用。本文主要对超声波检测技术进行探讨，分析在单相流体及多相流体中超声波检测的应用。本文采集自网络，本站发布的论文均是优质论文，供学习和研究使用，文中立场与本网站无关，版权和著作权归原作者所有，如有不愿意被转载的情况，请通知我们删除己转载的信息，如果需要分享，请保留本段

2、说明。关键词：管道；超声波检测；单相流体；多相流体中图分类号:TP274.2文献标识码:A文章编号：1671-2064(2017)12-0086-021管道探测实验背景随着工业生产规模的扩大，在工业生产过程中对于管道运输技术的使用也更为依赖，同时也对管道的质量提出了更高的要求，对于管道内物体的状态分析也成为了一个难题。当前，常规的管道内检测方法有漏磁检测、涡流检测、超声波检测等，其中漏磁检测的应用最为广泛和成熟，但漏磁检测只适用于材料表面和近表面的检测，且抗干扰能力差、空间分辨力低，因此，被测管壁不能太厚。涡流检

3、测由于自身特点在应用中尚存在一些技术难题，例如深透性变化会产生类似金属缺损的信号，掩盖真正的信号。相对于其他技术而言，超声波检测技术［1］是依靠物体本身的物理性质的一种检测技术，受工作环境影响小，可以在不影响管道运行的情况下进行管道内检测，而且超声波技术的检测精度高，检测速度快，可以通过不同的特殊配置从而适用于不同管径和复杂环境的管道，已经成为近年来管道内检测领域的研究热点。2管道测量方法综述2.1单相固态测量（1）直接物位观察法：由容器上的透明窗口直接观察物料，或用连通器原理直接观察液体的物位，方法简单、准确、

4、可靠，但需要现场指示，而且通过肉眼人为观测，存在较大的误差，也降低了工业生产的效率。（2）静压式物位检测法：当被测介质密度不变时，静止介质内某一点的静压力与此点上得介质高度成正比，则可通过测量压力计算获取物位信息。（3）电气式物位检测法：物体运输过程中，对应的电磁场也会发生改变，从而可以将物位的变化转化为电量参数的变化来计算物位信息。（4）机械接触式物位检测法：通过与被检测物体的直接接触，获取物体的质量等信息，主要有重锤式、音叉式和旋翼式音叉式等。（5）其他检测法：声波式，光学式，辐射式等测量方法主要通过被测物体

5、的声波，光波，热量反射测算物位信息。2.2单相液态测量[2](1)浮力式液位检测：利用漂浮于液面上的浮标来对液体物位进行检测。(2)电气式液位检测法：液体流动过程中，对应的电磁场也会发屮改变，从而可以将流场的变化转化为电量参数的变化?砑扑阋何恍畔？。2.3多相测量(1)声波式：即利用超声波为代表的声波进行测量，通过使用声波的传播和反射特性进行计算和重建多相相位和相面信息。(2)光学式和辐射式：利用红外等方式进行测量，通过电磁波波长等特性进行测景。3超声波测量原理3.1超声波基础信息采集3.1.1穿透式顾名思义，穿

6、透式信息采集方式是指将超声波收发装置分离并置于待测物质两侧或其它利于采集数据的位置。收集穿透待测物质的超声波作为信息源进行分析。由于超声波有一定的穿透能力，采用穿透式正是因为如此，并且因此穿透式更适用于超声波衰减较小的、误差可以接受的物质测量上。该方式的使用比较甚至可以说是相当灵活，利于组成阵列，更适合搜集多样的数据。但在发射装置的强度和接收装置的灵敏度上也有较高要求，并且对于待测物质也存一定的限制。从经济角度来看，该方式也会使用较多的超声波检测器或收发装置，另外，这种装置的价格也都较为昂贵，尽管使用方式多样，技

7、巧性高，但是也会造成实验装置不够精巧、体积笨重。相较而言，实验平台也较难搭建，各个装置的位置和固定精度要求都较高，对实验的准备工作、信息采集和实际应用来说有一定的困难和限制。3.1.2反射式同样的，顾名思义，反射式的信息采集方式是指在同一处或者同-侧发射并接收信息。收集从介质表面反射回的超生波信号来作为信息源进行分析和检测计算。由于超声波在接触介面是不仅有一部分穿透，还有相当一部分声波被反射，采集这部份声波进行实验对待测物质的要求和收发装置的强度以及灵敏度要求相比于穿透式而言要降低许多。但是相应的，由于收发信号的

8、装置在同一处或同一侧，试验装置或应用中对于探测器位置和算法的要求会相应提高。也就是说探测器的灵活性降低，所能测得的数据广度也会相应降低，在理论上需要更多的计算和研究。3.2精度调整及环境补偿3.2.1超声波速度调整巾于环境对超声波波速有影响，为了提高测距的精度，通常用补偿算法来计算声速在不同环境下的数值。可以从硬件和软件两个方面着手来实现测量精度的提高硬件：可以加入电路来