天然氣是我國(guó)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的重要組成部分,在工業(yè)制造、電力生產(chǎn)、居民生活等領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛。我國(guó)最主要的天然氣傳輸方式是金屬輸氣管線(xiàn)網(wǎng)絡(luò),是目前最為穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)的方法。然而,近年來(lái)由于金屬管線(xiàn)腐蝕破損所引起的事故時(shí)有發(fā)生,造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染與經(jīng)濟(jì)損失。目前,國(guó)內(nèi)外針對(duì)天然氣管道腐蝕情況的監(jiān)測(cè)手段多以超聲檢測(cè)、漏磁檢測(cè)及腐蝕探針為主,其中超聲檢測(cè)方法的應(yīng)用最為普遍。本文以“管道腐蝕監(jiān)測(cè)相關(guān)技術(shù)開(kāi)發(fā)”項(xiàng)目為課題背景,以超聲波反射時(shí)差法為基本檢測(cè)方法,以延時(shí)信號(hào)鏈內(nèi)插法作為提高檢測(cè)精度的方案,對(duì)分布式在線(xiàn)管道腐蝕程度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究。主要研究?jī)?nèi)容有:（1）本論文以實(shí)際工程項(xiàng)目的應(yīng)用背景為出發(fā)點(diǎn),對(duì)管壁腐蝕的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了大量資料學(xué)習(xí)與文獻(xiàn)調(diào)研,比較分析各技術(shù)理論的特點(diǎn),結(jié)合本課題項(xiàng)目中所提出的具體需求,對(duì)分布式在線(xiàn)管道腐蝕程度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)路線(xiàn)進(jìn)行了規(guī)劃,明確了系統(tǒng)中各主要功能模塊的實(shí)現(xiàn)方案。（2）完成了系統(tǒng)壁厚信息采集、高精度時(shí)間測(cè)量以及無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)通信三大主要功能模塊硬件電路的原理圖與PCB設(shè)計(jì),經(jīng)過(guò)后續(xù)不斷的調(diào)試與改版,最終實(shí)現(xiàn)了基本功能完備、性能穩(wěn)定可靠的硬件電路設(shè)計(jì)。（... 

【文章來(lái)源】：電子科技大學(xué)四川省211工程院校985工程院校教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：71 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

Swarm管道超聲檢測(cè)方案示意圖

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文6第二章分布式在線(xiàn)管壁腐蝕程度監(jiān)測(cè)技術(shù)的相關(guān)理論本課題結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目的應(yīng)用背景，進(jìn)行了大量的文獻(xiàn)資料調(diào)研，并設(shè)計(jì)研發(fā)了一套分布式在線(xiàn)管壁腐蝕程度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。系統(tǒng)的主要功能可以劃分為超聲激勵(lì)與回波采集、高精度時(shí)間測(cè)量、數(shù)據(jù)通信功能三部分，其中，超聲激勵(lì)與回波采集同高精度時(shí)間測(cè)量功能共同構(gòu)成系統(tǒng)的基本監(jiān)測(cè)單元模塊。在實(shí)際安裝系統(tǒng)時(shí)，須要根據(jù)具體的管道口徑來(lái)選擇適當(dāng)數(shù)量的監(jiān)測(cè)單元模塊級(jí)聯(lián)起來(lái)，環(huán)繞固定于待測(cè)管段。各監(jiān)測(cè)單元采集到的壁厚信息通過(guò)CAN總線(xiàn)通信線(xiàn)纜匯總到無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)通信模塊，經(jīng)無(wú)線(xiàn)模塊整理以后上傳至后端的數(shù)據(jù)服務(wù)器，在數(shù)據(jù)服務(wù)器上查看、分析管道的壁厚數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)天然氣傳輸管道的長(zhǎng)期在線(xiàn)監(jiān)測(cè)。分布式在線(xiàn)管壁腐蝕程度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如下圖2-1所示。本章后續(xù)部分將分別對(duì)系統(tǒng)三部分主要功能中所涉及到的相關(guān)理論與技術(shù)進(jìn)行介紹。圖2-1分布式在線(xiàn)管壁腐蝕程度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖2.1超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)超聲波是指頻率大于20kHz的機(jī)械波，激發(fā)超聲波最常用的手段是利用壓電材料的逆壓電效應(yīng)，當(dāng)壓電片受到電壓信號(hào)激勵(lì)時(shí)會(huì)隨電壓幅度的變化而產(chǎn)生振動(dòng)，通過(guò)這種方式可以將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化成機(jī)械振動(dòng)[19]。由于超聲波具有容易激發(fā)、對(duì)周邊環(huán)境無(wú)破壞性影響的特點(diǎn)，在無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用[20]�；诔暡ǖ臒o(wú)損檢測(cè)技術(shù)有多種實(shí)現(xiàn)形式，可以針對(duì)具體的應(yīng)用，因地制宜地選擇適當(dāng)?shù)臋z測(cè)方法，目前主要的超聲無(wú)損檢測(cè)手段可以總結(jié)脈沖反射法[21]、

第二章分布式在線(xiàn)管壁腐蝕程度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)7超聲波衍射時(shí)差法[22]、超聲波穿透法[23]、共振法四種。本論文中選用了脈沖反射法作為采集超聲信號(hào)的基本方法，這也是超聲測(cè)厚應(yīng)用最常用的方法。2.1.1脈沖反射法脈沖反射法利用了超聲波的反射特性，超聲波作為一種機(jī)械波，當(dāng)入射到介質(zhì)表面時(shí)，由于波的共性，會(huì)在介質(zhì)表面發(fā)生反射和折射現(xiàn)象，一部分能量在上表面處發(fā)生反射，而另一部分則穿過(guò)上表面進(jìn)入到介質(zhì)內(nèi)部，如下圖2-2所示：圖2-2超聲波在介質(zhì)表面處的傳播示意圖圖中α為反射角，β為入射角。超聲波的反射率與折射率取決于兩種介質(zhì)之間的聲阻抗差異Z，設(shè)第一種介質(zhì)的聲阻抗為Z1，第二種介質(zhì)的聲阻抗為Z2，入射波的聲壓為P0，反射波聲壓為Pr，則聲壓反射率Rs：21021rrPZZPZZ==+(2-1)設(shè)超聲波折射部分的聲壓為P0，則其折射率t可表示為：20212iPZtPZZ==+(2-2)聲波的強(qiáng)弱由聲強(qiáng)來(lái)表示，聲強(qiáng)I與聲壓P的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下式（2-3）所示，其中ρ為介質(zhì)截面密度，c為介質(zhì)中波速。22cPI=(2-3)設(shè)入射聲強(qiáng)為I0，反射波聲強(qiáng)為Ir，則聲強(qiáng)反射率R為：

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]超聲檢測(cè)的應(yīng)用及發(fā)展[J]. 孟憲偉,程號(hào),劉世鐸.  西部皮革. 2020(09)
[2]中國(guó)天然氣供應(yīng)安全形勢(shì)及建議[J]. 白俊,張雄君.  天然氣技術(shù)與經(jīng)濟(jì). 2020(01)
[3]窄帶物聯(lián)網(wǎng)（NB-IoT）應(yīng)用與安全[J]. 李禹.  中國(guó)新通信. 2019(24)
[4]Bluetooth 5.1標(biāo)準(zhǔn)特性以及測(cè)試方案[J]. 王瑋.  信息通信技術(shù)與政策. 2019(05)
[5]淺談小基站在4G深度覆蓋中的應(yīng)用[J]. 高強(qiáng).  數(shù)字通信世界. 2019(05)
[6]基于磁場(chǎng)傳感器的管道腐蝕渦流檢測(cè)技術(shù)[J]. 夏永康,趙慶凱,張書(shū)輝,冉堅(jiān)強(qiáng),翟瑞峰,王巖.  中國(guó)設(shè)備工程. 2019(08)
[7]2018年中國(guó)油氣管道建設(shè)新進(jìn)展[J]. 高鵬,高振宇,王峰,劉廣仁.  國(guó)際石油經(jīng)濟(jì). 2019(03)
[8]基于維納濾波和主成分分析的脈沖渦流檢測(cè)信號(hào)降噪方法[J]. 徐志遠(yuǎn),伍權(quán).  傳感技術(shù)學(xué)報(bào). 2019(03)
[9]4G移動(dòng)通信技術(shù)與安全問(wèn)題研究[J]. 高均立.  企業(yè)科技與發(fā)展. 2019(03)
[10]基于藍(lán)牙技術(shù)的遠(yuǎn)程環(huán)境信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)[J]. 馮建利,楊文欣,鄧夢(mèng)陽(yáng),姚鵬.  科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊. 2019(07)

博士論文
[1]鐵磁性管道中軸向裂紋的遠(yuǎn)場(chǎng)渦流檢測(cè)技術(shù)研究[D]. 徐小杰.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2007

碩士論文
[1]激光超聲管道檢測(cè)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 姬保平.北京石油化工學(xué)院 2016



本文編號(hào)：3636888