專利名稱:一種用于海底管道泄漏檢測的數據前端處理裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型提出了一種用于海底管道泄漏檢測的數據前端處理裝置，包括：若干音波傳感器；音波前端處理電路，與所述音波傳感器連接；GPS授時電路，與所述音波前端處理電路連接。本實用新型有益效果：能夠適用于海底管道，對獲取的微弱信號進行放大和濾波；音波傳感器電纜發(fā)生短路時，硬件電路能瞬間切斷電路，避免后繼電路損毀；噪聲抑制效果好；功耗低；增益高。
【專利說明】
一種用于海底管道泄漏檢測的數據前端處理裝置
技術領域
[0001 ]本實用新型涉及一種用于海底管道泄漏檢測的數據前端處理裝置。
【背景技術】
[0002]隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展和海洋資源的不斷開發(fā)，各種海底管道的鋪設越來越多，海底管道維護檢測技術以及各種輸送管道的遠程監(jiān)控與實時監(jiān)測已成為管道領域研究的焦點。由于管道泄漏檢測技術是多領域多學科知識的綜合，目前已有的多種管道泄漏檢測方法，在檢測方式和技術手段方面差別較大，從最簡單的人工分段沿管道巡線到復雜的軟硬件相結合的實時模型方法，從陸地檢測發(fā)展到海底檢測等。目前應用于海底管道的監(jiān)測手段，主要依賴于陸上管道的傳統(tǒng)監(jiān)測方式和維護方法的適應性改進。當海底石油管道出現(xiàn)泄漏后，由于鋪設在海底的管道區(qū)域廣，很難實現(xiàn)實時檢測，不能及時的發(fā)現(xiàn)和判斷故障的位置，給國家造成大量的經濟損失，甚至是生態(tài)災難。
[0003]對于海底管道的特點，背景噪聲頻帶寬廣、水下壓力大，跨接管道多，管內介質常見多相性等特點，我們發(fā)明了一種用于海底管道泄漏檢測的數據前端處理裝置。由于聲波能夠有效反映海底管道內流體介質的流動狀態(tài)，尤其是低頻聲波具有傳播距離長衰減小的特點，所以利用音波技術對海底管道進行泄漏監(jiān)測是目前最有效地手段。但是當聲波信號在經過長距離海底管道傳輸后往往衰減很大，即使是低頻音波到服務器端高靈敏度的音波傳感器檢測到的也是非常微弱的信號，因此需要采用一種能夠對微弱信號進行有效放大、濾波處理，且進行數字化處理的數據前端處理裝置。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型提出一種用于海底管道泄漏檢測的數據前端處理裝置，解決了現(xiàn)有技術中上述的問題。
[0005]本實用新型的技術方案是這樣實現(xiàn)的:
[0006]—種用于海底管道泄漏檢測的數據前端處理裝置，包括:
[0007]若干音波傳感器；
[0008]音波前端處理電路，與所述音波傳感器連接；
[0009]GPS授時電路，與所述音波前端處理電路連接。
[0010]進一步地，所述音波前端處理電路包括:
[0011]前端保護及調理單元，與所述音波傳感器連接；
[0012]隔離放大單元，與所述前端保護及調理單元連接；
[0013]濾波器單元，與所述隔離放大單元連接；
[0014]多級放大單元，與所述濾波器單元連接；
[0015]多路選通單元;與所述多級放大單元連接；
[0016]AD轉換單元，與所述多路選通單元連接；
[0017]板級電源單元，與所述前端保護及調理單元、所述隔離放大單元、所述濾波器單元、所述多級放大單元、所述多路選通單元和所述AD轉換單元連接；
[0018]LED狀態(tài)顯示單元，與所述前端保護及調理單元、所述隔離放大單元、所述濾波器單元、所述多級放大單元、所述多路選通單元、所述AD轉換單元和所述板級電源單元連接。
[0019]優(yōu)選地，所述濾波器單元為可調雙T帶阻有源濾波器單元。
[0020]進一步地，本實用新型所述的用于海底管道泄漏檢測的數據前端處理裝置，還包括:
[0021]聲波信號上傳裝置，與所述AD轉換單元連接。
[0022]優(yōu)選地，所述聲波信號上傳裝置為無線發(fā)送裝置。
[0023]本實用新型的有益效果為:
[0024]本實用新型所述的用于海底管道泄漏檢測的數據前端處理裝置，能夠適用于海底管道，對獲取的微弱信號進行放大和濾波;音波傳感器電纜發(fā)生短路時，硬件電路能瞬間切斷電路，避免后繼電路損毀;噪聲抑制效果好;功耗低;增益高。
【附圖說明】

[0025]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0026]圖1為本實用新型一種用于海底管道泄漏檢測的數據前端處理裝置的結構框圖。
【具體實施方式】
[0027]下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0028]如圖1所示，本實用新型所述的一種用于海底管道泄漏檢測的數據前端處理裝置，包括:
[0029]若干音波傳感器；
[0030]音波前端處理電路，與所述音波傳感器連接；
[0031]GPS授時電路，與所述音波前端處理電路連接。
[0032]多個音波傳感器的作用是檢測海底管道中的微弱泄漏信號，將管道介質中的聲波信號轉換為電信號，同一段管道安裝兩個以上音波傳感器可以排除突變信號來源于站內干擾的情況;音波前端處理電路用于對獲取的微弱信號進行放大、濾波、隔離和轉換，并對音波傳感器提供穩(wěn)定的恒流源，讓其正常工作，當某一路音波傳感器信號電纜發(fā)生短路時，能瞬間切斷電路，避免后繼電路損毀;GPS授時電路主要是用于為一定采樣率下的數字信號進行授時，蓋上時間戳后實現(xiàn)精確的時間同步上傳，交由服務器端的泄漏監(jiān)測定位算法處理。
[0033]其中，所述音波前端處理電路可以包括:
[0034]前端保護及調理單元，與所述音波傳感器連接；
[0035]隔離放大單元，與所述前端保護及調理單元連接；
[0036]濾波器單元，與所述隔離放大單元連接；
[0037]多級放大單元，與所述濾波器單元連接；
[0038]多路選通單元;與所述多級放大單元連接；
[0039]AD轉換單元，與所述多路選通單元連接；
[0040]板級電源單元，與所述前端保護及調理單元、所述隔離放大單元、所述濾波器單元、所述多級放大單元、所述多路選通單元和所述AD轉換單元連接；
[0041]LED狀態(tài)顯示單元，與所述前端保護及調理單元、所述隔離放大單元、所述濾波器單元、所述多級放大單元、所述多路選通單元、所述AD轉換單元和所述板級電源單元連接。
[0042]具體地，前端保護及調理單元，用于向前端的音波傳感器提供穩(wěn)定的恒流源，讓其正常工作，當某一路音波傳感器信號電纜發(fā)生短路時，前端保護及調理單元能瞬間切斷電路，避免后繼電路損毀，對音波傳感器輸出的聲學信號或其他信號放大和濾波，具體配置由現(xiàn)場信號情況和機械振動特性來決定;隔離放大單元作用是對音波傳感器輸出的電信號進行初步地放大后再進行下一步濾波;濾波器單元用于信號在數字化前進行低通濾波，以消除噪聲并防止混疊現(xiàn)象，濾除的是50?60Hz工頻噪聲，濾波器單元是具有頻率選擇作用的電路，可允許低頻部分的信號順利通過，而另一部分頻率的信號受到較大抑制，從而具有濾除噪聲和分離出有用信號的功能，由集成運放和R、C組成的有源濾波電路，除了有體積小，重量輕等優(yōu)點外，由于集成運放的開環(huán)電壓增益和輸入阻抗均很高，輸出阻抗又低，構成有源濾波電路后還具有一定的電壓放大和緩沖作用；多級放大單元用于對濾波后的信號進行功率放大，實現(xiàn)對微弱聲信號的高增益放大和背景噪聲的去噪處理，針對海底管道鉆井平臺間距離遠，遠端接收信號微弱、接收設備電源能量有限的特點，采用功耗小，對無源元件誤差的靈敏度低，但是高增益放大的微弱聲波信號放大電路，實現(xiàn)對微弱聲信號的高增益放大和背景噪聲的歸一化處理;多路選通單元具有多路轉換器或矩陣變換電路的功能，可以把通道信號通道擴展;AD轉換單元用于將采集的模擬信號轉換為數字信號;板級電源單元用于為整個音波前端處理電路提供持續(xù)穩(wěn)定的電源;LED狀態(tài)顯示單元則用于指示各個單元工作狀態(tài)。
[0043]其中，優(yōu)選地，所述濾波器單元為可調雙T帶阻有源濾波器單元。
[0044]其中，本實用新型所述的用于海底管道泄漏檢測的數據前端處理裝置，還可以包括:
[0045]聲波信號上傳裝置，與所述AD轉換單元連接。
[0046]其中，優(yōu)選地，所述聲波信號上傳裝置為無線發(fā)送裝置。
[0047]采用本實用新型所述的用于海底管道泄漏檢測的數據前端處理裝置，數據采集終端具有多個通道，對每個接收通道而言，在工作頻段內是具有平坦的幅頻特性和線性相位特性;對所有通道而言，它們的幅度、相位特性具有一致性，為后續(xù)的信號處理提供保障。在音波前端處理電路上的前端保護及調理單元可以保護硬件系統(tǒng)的安全，當某一路音波傳感器信號電纜發(fā)生短路時，能瞬間切斷電路，避免后繼電路損毀，這些措施使得本實用新型所述的用于海底管道泄漏檢測的數據前端處理裝置具有精度高、適應性強、電路穩(wěn)定性好、功耗小等優(yōu)點，從而能很好地完成對海底管道微弱聲信號的寬頻帶低通濾波、無失真地高增益放大和對背景噪聲的高度抑制處理。
[0048]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種用于海底管道泄漏檢測的數據前端處理裝置，其特征在于，包括: 若干音波傳感器； 音波前端處理電路，與所述音波傳感器連接； GPS授時電路，與所述音波前端處理電路連接； 其中，所述音波前端處理電路包括: 前端保護及調理單元，與所述音波傳感器連接； 隔離放大單元，與所述前端保護及調理單元連接； 濾波器單元，與所述隔離放大單元連接； 多級放大單元，與所述濾波器單元連接； 多路選通單元;與所述多級放大單元連接； AD轉換單元，與所述多路選通單元連接； 板級電源單元，與所述前端保護及調理單元、所述隔離放大單元、所述濾波器單元、所述多級放大單元、所述多路選通單元和所述AD轉換單元連接； LED狀態(tài)顯示單元，與所述前端保護及調理單元、所述隔離放大單元、所述濾波器單元、所述多級放大單元、所述多路選通單元、所述AD轉換單元和所述板級電源單元連接。2.根據權利要求1所述的用于海底管道泄漏檢測的數據前端處理裝置，其特征在于，所述濾波器單元為可調雙T帶阻有源濾波器單元。3.根據權利要求1所述的用于海底管道泄漏檢測的數據前端處理裝置，其特征在于，還包括: 聲波信號上傳裝置，與所述AD轉換單元連接。4.根據權利要求3所述的用于海底管道泄漏檢測的數據前端處理裝置，其特征在于，所述聲波信號上傳裝置為無線發(fā)送裝置。
【文檔編號】F17D5/02GK205716443SQ201620237588
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年3月24日
【發(fā)明人】鐘崇光, 吳程君, 張興武
【申請人】天津龍騰智慧海洋科技有限公司