一种超声波检测定位装置和方法与流程

1.本发明涉及管道泄漏检测技术领域，尤其涉及一种超声波检测定位装置和方法。


背景技术：

2.近年来，储气库建设规模越来越大，形成了以盐穴型、衰竭油气藏型两种类型为主的储气库群，有效保障了能源供给和季节调峰需求。储气库井运行过程中要承受大吞大吐复杂工况及交变载荷复杂应力，这给井筒完整性带来很大挑战。据统计，目前有部分在役井出现了较为严重的环空带压现象，这一般是由生产管柱泄漏造成的，油管作为注采通道，其泄漏失效会直接导致a环空带压，给储气库运行安全造成隐患。
3.油管泄漏一般是从微泄漏开始，如果没有及时检测识别并修复治理，往往会逐步恶化，造成更为严重的泄漏，根据高压气体泄漏形成紊流，并诱发超声信号的理论，可以采用超声波泄漏检测技术对油管微泄漏进行检测识别。
4.当前的油管泄漏超声波检测技术，是以在不同位置捕捉到的泄漏声源特征来判断泄漏位置，即把出现信号最大值点的井深位置判断为泄漏点，虽然从理论上来讲，出现信号最大值点即为泄漏点，但随着工具所处位置的变化，信号是连续变化的，并且伴随着波动，不存在信号突变点，对于最大值点的判断具有很大的不稳定性，且工具在下行或上行的过程中，其形态无法确定，工具居中度也无法保证，利用捕捉到的信号进行泄漏特征定量表征时，会出现较大偏差，工具自身偏心也对超声换能器短节信号捕捉带来影响，因此目前常规的检测方法和技术难以对油管泄漏点进行精度定位，也无法准确量化泄漏量和泄漏孔尺寸，在这种情况下，实施井下原位修复的成功率就较难保证。因此，亟需探索新方法，以提高油管泄漏超声波检测定位精度和泄漏特征反演准确性。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供了一种超声波检测定位装置和方法。
6.本发明的一种超声波检测定位装置的技术方案如下：
7.包括芯片、上隔音挡板、下隔音挡板和压电陶瓷环管超声换能器；
8.所述上隔音挡板和所述下隔音挡板压覆设在所述压电陶瓷环管超声换能器的两端的开口上，且均延伸出相应开口外；
9.所述芯片用于：
10.在所述上隔音挡板、所述下隔音挡板压和所述压电陶瓷环管超声换能器沿管道运动的过程中，当所述压电陶瓷环管超声换能器采集的信号发生第一次突变时，记录所述下隔音挡板压所位于的第一深度；当所述压电陶瓷环管超声换能器采集的信号发生第二次突变时，记录所述上隔音挡板压所位于的第二深度；
11.根据所述第一深度和所述第二深度，确定所述管道上的泄漏孔所位于的深度。
12.本发明的一种超声波检测定位方法的技术方案如下：
13.采用上述任一项所述的一种超声波检测定位装置，方法包括：
14.在上隔音挡板、下隔音挡板压和压电陶瓷环管超声换能器沿管道运动的过程中，当所述压电陶瓷环管超声换能器采集的信号发生第一次突变时，芯片记录所述下隔音挡板压所位于的第一深度；当所述压电陶瓷环管超声换能器采集的信号发生第二次突变时，所述芯片记录上隔音挡板压所位于的第二深度；
15.所述芯片根据所述第一深度和所述第二深度，确定所述管道上的泄漏孔所位于的深度。
16.本发明的有益效果如下：
17.具有更高的检测灵敏度，能够更精准地定位泄漏点。
附图说明
18.图1为本发明实施例的一种超声波检测定位装置的结构示意图。
19.图2为上隔音挡板的剖面图；
20.图3为压电陶瓷环管超声换能器的剖面图；
21.图4为油管泄漏孔的在信号捕捉核心区域的下部；
22.图5为油管泄漏孔的在信号捕捉核心区域的内部；
23.图6为油管泄漏孔的在信号捕捉核心区域的上部；
24.图7描述了油管泄漏孔位于信号捕捉核心区域的下部和位于信号捕捉核心区域的内部时，捕捉到的信号；
25.图8为本发明实施例的一种超声波检测定位方法的流程示意图。
26.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
27.1、缆芯；2、通讯遥传短节；3、存储单元；4、滤波及数字信号转化单元；5、信号放大单元；6、信号传输线；7、隔音材料；8、上隔音挡板；9、压电陶瓷环管超声换能器；10、保护壳；11、下隔音挡板；12、工具导引头；13、地面控制柜及数据采集系统；14、电缆；15、环空保护液；16、水泥环；17、生产套管；18、油管；19、泄漏孔；20、泄漏孔诱发的超声波信号。
具体实施方式
28.如图1所示，本发明实施例的一种超声波检测定位装置，包括芯片、上隔音挡板8、下隔音挡板11和压电陶瓷环管超声换能器9；
29.上隔音挡板8和下隔音挡板11压覆设在压电陶瓷环管超声换能器9的两端的开口上，且均延伸出相应开口外；
30.其中，上隔音挡板8和下隔音挡板11通过贴附在外侧的吸音材料实现隔音效果，具体地：
31.吸音材料可以对传播过来的超声波信号进行有效吸收，吸音材料可为隔音棉或隔音纤维等。传播过来的超声波信号为由泄漏孔诱19发的超声波信号20。
32.芯片用于：
33.在上隔音挡板8、下隔音挡板11压和压电陶瓷环管超声换能器9沿管道运动的过程中，当压电陶瓷环管超声换能器9采集的信号发生第一次突变时，记录下隔音挡板11压所位于的第一深度；当压电陶瓷环管超声换能器9采集的信号发生第二次突变时，记录上隔音挡
板8压所位于的第二深度；
34.根据第一深度和第二深度，确定管道上的泄漏孔19所位于的深度。
35.其中，管道为油管18或天然气管道等，下文以油管18为例进行说明：
36.将上隔音挡板8、下隔音挡板11压和压电陶瓷环管超声换能器9作为整体，下入管道，并沿管道运动的过程中，那么：
37.1)当行走到接近油管18泄漏点位置即泄漏口的位置时，此时，泄漏口位于下隔音挡板11的下部，压电陶瓷环管超声换能器9捕获到的信号十分微弱；
38.2)当油管18的泄漏孔19从下隔音挡板11下部突然暴露在上下隔音挡板11之间的压电陶瓷环管超声换能器9的信号捕捉核心区时，压电陶瓷环管超声换能器9捕获到的信号会突然增大，即压电陶瓷环管超声换能器9采集的信号发生第一次突变，记录下信号突增的深度点，也就是，记录下隔音挡板11压所位于的第一深度，即为下隔音挡板11到达油管18泄漏孔19的位置；
39.3)当继续沿油管18下行的过程中，油管18的泄漏孔19会逐渐离开压电陶瓷环管超声换能器9的信号捕捉核心区，当上隔音挡板8处在泄漏点下部时，捕获到的信号会再次突变，从强信号突变成弱信号，即压电陶瓷环管超声换能器9采集的信号发生第二次突变，再次记录下信号突降的深度点，也就是，记录上隔音挡板8压所位于的第二深度，即为上隔音挡板8到达油管18泄漏孔19的位置。
40.然后，根据上下隔音挡板11各记录的两个深度点即第一深度h1和第二深度h2，即可以相互比对，精准确定油管18的泄漏孔19的位置即油管18的泄漏孔19的所在深度h，
41.本发明具有更高的检测灵敏度，能够更精准地定位泄漏点。原因如下：
42.通过在压电陶瓷环管超声换能器9的上下端各设置上隔音挡板8和下隔音挡板11，上隔音挡板8和下隔音挡板11外侧贴附有吸音材料，吸音材料可以对传播过来的超声波信号20进行有效吸收，避免油管18泄漏诱发的超声信号穿过隔音挡板传播至超声换能器可以捕捉到信号的区域，上隔音挡板8和下隔音挡板11之间的区域称为压电陶瓷环管超声换能器9的信号捕捉核心区。当上隔音挡板8、下隔音挡板11压和压电陶瓷环管超声换能器9作为整体，在油管18内下行时，油管18泄漏位置从下隔音挡板11下部突然暴漏在换能器信号捕捉核心区域的时候，换能器捕捉到的泄漏超声信号会突然增强，这种突变信号即可作为油管18泄漏位置精准定位的依据，并且在上下端隔音挡板之间的区域形成了局部信号放大，有利于提高油管18微小泄漏诱发弱信号的捕捉效率。上下隔音挡板11还可以起到一定的扶正器的作用，提高工具的居中度，降低换能器与泄漏点径向距离的不确定性，提高油管18泄漏特征定量表征的准确度。与传统的油管18泄漏超声波检测工具相比，本发明具有更高的检测灵敏度和准确度，能够更精准地定位油管18泄漏点，也可以更准确地表征油管18泄漏特征，油管18泄漏特征包括泄漏孔19的位置、泄漏孔19的尺寸和泄漏孔19的流量。
43.可选地，在上述技术方案中，芯片还用于：
44.利用第一公式计算泄漏孔19的尺寸，第一公式为d为泄漏孔19的尺寸，γ为转换系数，转换系数γ可以通过实验和模拟计算来获取，fy表示压电陶瓷环管超声换能器9采集的信号的主频。
45.可选地，在上述技术方案中，芯片还用于：
46.将泄漏孔19的尺寸和泄漏孔19所在位置处的驻压输入小尺寸泄漏孔19流体流动方程，得到泄漏孔19的流量。
47.其中，利用第二公式和第三公式计算出泄漏孔19所在位置处的驻压pz，第二公式为第三公式为其中，p＝βp
yy
，p0为基准声压，p
yy
＝αpy，py为压电陶瓷环管超声换能器9采集的信号，α是局部放大修正因子，p
yy
表示修正后的信号，β是声源信号衰减系数，声源信号衰减系数β用于修正泄漏孔19所产生的信号与压电陶瓷环管超声换能器9采集的信号之间的偏差，根据泄漏孔19与压电陶瓷环管超声换能器9之间的距离r、温度t，气体组分m和高压气体压力pv等数据，确定声源信号衰减系数的具体值。可选地，在上述技术方案中，上隔音挡板8和下隔音板均为凹形结构，上隔音挡板8的凹槽和下隔音板的凹槽相对设置，且上隔音挡板8的凸边和下隔音板的凹边延伸至相应开口外。
48.可选地，在上述技术方案中，还包括为锥形结构的工具引导头，工具引导头的底面连接下隔音挡板11压。
49.可选地，在上述技术方案中，还包括信号放大单元5，信号放大单元5设置上隔音挡板8压上，信号放大单元5用于：对压电陶瓷环管超声换能器9采集的信号进行放大，得到放大后的信号，并发送至芯片。
50.芯片根据放大后的信号，确定压电陶瓷环管超声换能器9采集的信号发生第一次突变以及确压电陶瓷环管超声换能器9采集的信号发生第二次突变。
51.可选地，在上述技术方案中，还包括滤波及数字信号转化单元4，滤波及数字信号转化单元4设置在信号放大单元5上，滤波及数字信号转化单元4用于：剔除信号放大单元5所发送的放大后的信号中的噪声和杂波，得到滤波后的模拟电信号，并将滤波后的模拟电信号转化为数字信号，发送至芯片；
52.芯片根据数字信号，确定压电陶瓷环管超声换能器9采集的信号发生第一次突变以及确压电陶瓷环管超声换能器9采集的信号发生第二次突变。
53.如图1所示，下面通过一个完整的实施例，对本发明的一种超声波检测定位装置进行阐述，包括：缆芯1、通讯遥传短节2、存储单元3、滤波及数字信号转化单元4、信号放大单元5、信号传输线6、隔音材料7、上隔音挡板8、压电陶瓷环管超声换能器9、保护壳10、下隔音挡板11、工具导引头12、地面控制柜及数据采集系统13、电缆14和芯片。
54.其中，上隔音挡板8和下隔音挡板11压覆设在压电陶瓷环管超声换能器9的两端的开口上，且均延伸出相应开口外，具体地，上隔音挡板8和下隔音板均为凹形结构，上隔音挡板8的凹槽和下隔音板的凹槽相对设置，且上隔音挡板8的凸边和下隔音板的凹边延伸至相应开口外，如图2和图3所示。
55.其中，通讯遥传短节2、存储单元3、滤波及数字信号转化单元4、信号放大单元5、上隔音挡板8、压电陶瓷环管超声换能器9、下隔音挡板11和工具导引头12依次排列设置。
56.其中，油管18外设有环空保护液15、生产套管17、水泥环16。水泥环16包覆生产套管17，生产套管17与油管18之间填充环空保护液15。
57.通讯遥传短节2的上端连接缆芯1，缆芯1连接可以连接电缆14，具体通过电缆14连
接地面控制柜及数据采集系统13，为工具和地面数据传输建立通道，信号放大单元5与压电陶瓷环管超声换能器9之间通过信号传输线6进行信号传输。
58.最下端的为锥形结构的工具导引头12，为本发明的一种超声波检测定位的下入起到引导作用，上隔音挡板8和下隔音挡板11之间形成一个信号捕捉核心区，上隔音挡板8和下隔音挡板11的外侧均贴附有隔音材料7，可以对传播过来的由泄漏孔19诱发的超声波信号20进行有效吸收，信号捕捉核心区的信号通过信号传输线6发送至放大单元，信号放大单元5用于对压电陶瓷环管超声换能器9采集的信号进行放大，得到放大后的信号，并将放大后的信号发送至滤波及数字信号转化单元4，滤波及数字信号转化单元4用于：剔除信号放大单元5所发送的放大后的信号中的噪声和杂波，得到滤波后的模拟电信号，并将滤波后的模拟电信号转化为数字信号，并依次经通讯遥传短节2、缆芯1、电缆14发送至地面控制柜及数据采集系统13，地面控制柜及数据采集系统13将数字信号发送至芯片，芯片根据接收到的数字信号，确定压电陶瓷环管超声换能器9采集的信号发生第一次突变以及确压电陶瓷环管超声换能器9采集的信号发生第二次突变。
59.其中，存储单元3可以存储信号捕捉核心区的信号或者处理后的信号，处理后的信号如放大的信号，滤波后的模拟电信号和数字信号，以用作后期数据处理。存储单元3里的系统时间与地面控制系统的时间调整为一致，存储单元3在井下工作时，会按照系统时间来存储数据，即每一个数据点都带系统时间信息，而地面控制系统除了正常显示不同深度的超声信号数据外，也同时按照系统时间来存储井身数据，这样井下存储的数据与地面存储的井身数据就可以通过一致的系统时间来建立联系，便于后续信号处理和泄漏特征反演。
60.本发明的一种超声波检测定位装置的定位过程如下：
61.1)超声波检测定位装置下入到图4描述的位置时，泄漏孔19诱发的超声波信号20大部分被上隔音挡板8外侧的隔音材料7吸收，只有极少部分信号会传播至压电陶瓷环管超声换能器9接收范围内，所以这种状态下捕获的超声信号极为微弱，如图7中的虚线曲线信号。
62.2)当工具下入到图5描述的位置时：此时油管18泄漏位置突然暴露在上下隔音挡板11和下隔音挡板11之间的信号捕捉核心区，捕获到的信号会突然增大，产生突变信号，即发生发生第一次突变，此时，记录下信号突增的深度点，即上隔音挡板8到达油管18泄漏点的位置，即下隔音挡板11压所位于的第一深度h1；
63.3)超声波检测定位装置继续下行，油管18泄漏位置会逐渐离开信号捕捉核心区，当工具下入到图6描述的位置：此时，捕获到的信号会再次突变，从强信号突变成弱信号，即发生发生第二次突变，此时，再次记录下信号突降的深度点，即为上隔音挡板8到达油管18泄漏点的位置。即上隔音挡板8压所位于的第二深度h2；根据上下隔音挡板11各记录的两个深度点，即可以相互比对，精准确定油管18泄漏点位置。以上对应判断深度点的流程为：找到井下存储的突变超声信号点，确定该点的系统时间，根据系统时间和地面存储的井深数据，来对应找到所对应的井深数据。根据油管18泄漏点位置和泄漏点到达压电陶瓷环管超声换能器9中间位置记录下的超声信号，可以反演计算出油管18的泄漏孔19的泄漏量和泄漏孔19的尺寸。
64.其中，利用公式确定管道上的泄漏孔19所位于的深度。
65.泄漏孔19与压电陶瓷环管超声换能器9之间的距离为r，因为上隔音挡板8和下隔音挡板11可以在一定程度上起到扶正器的作用，保证压电陶瓷环管超声换能器9在油管18内的居中位置，所以这里的r可以作为固定值来计算。压电陶瓷环管超声换能器9采集的信号为py，压电陶瓷环管超声换能器9采集的信号的主频为fy，上隔音挡板8和下隔音挡板11之间的信号捕捉核心区会对捕获到的信号起到局部放大作用，所以需要对py进行如下修正：
66.p
yy
＝αpy67.其中α是局部放大修正因子，p
yy
为修正后的信号，p
yy
可理解为是正常的、没有局部放大作用可以捕获到的信号声压值。根据超声波信号的传播衰减规律，可以计算油管18的泄漏孔19处的声压：
68.p＝βp
yy
69.其中β是声源信号衰减系数，其与压电陶瓷环管超声换能器9距离油管18内壁的径向距离、油管18内的高压气体压力、温度、气体组分等一些环境参数有关，可以通过数值模拟和实验进行标定。根据泄漏诱发超声信号理论，泄漏孔19诱发的超声波信号20主频率与泄漏孔19的尺寸密切相关，泄漏孔19尺寸越小，压电陶瓷环管超声换能器9采集的信号的主频率越高，可以建立如下关系：
[0070][0071]
其中d为泄漏孔19的尺寸，γ是转换系数，可以通过实验和模拟计算来获取。声压级计算公式和声压级与流体湍流参数之间的关系为第二公式和第三公式：
[0072]
第二公式为第三公式为其中，l是声压级，p是绝对声压，p0是基准声压，pz是油管18泄漏孔19位置处的驻压，d0＝1mm。结合上述方程即可以计算得到油管18泄漏孔19尺寸和泄漏孔19处的驻压，再根据小尺寸泄漏孔流体流动方程，可以计算得到泄漏孔19的流量，即泄漏量。
[0073]
如图8所示，本发明实施例的一种超声波检测定位方法，采用上述任一实施例的一种超声波检测定位装置，方法包括：
[0074]
s1、在上隔音挡板8、下隔音挡板11压和压电陶瓷环管超声换能器9沿管道运动的过程中，当压电陶瓷环管超声换能器9采集的信号发生第一次突变时，芯片记录下隔音挡板11压所位于的第一深度；当压电陶瓷环管超声换能器9采集的信号发生第二次突变时，芯片记录上隔音挡板8压所位于的第二深度；
[0075]
s2、芯片根据第一深度和第二深度，确定管道上的泄漏孔19所位于的深度。
[0076]
可选地，在上述技术方案中，还包括：
[0077]
s3、芯片利用第一公式计算泄漏孔19的尺寸，第一公式为d为泄漏孔19的尺寸，γ为转换系数，fy表示压电陶瓷环管超声换能器9采集的信号的主频。
[0078]
可选地，在上述技术方案中，还包括：
[0079]
s4、芯片将泄漏孔19的尺寸和泄漏孔19所在位置处的驻压输入小尺寸泄漏孔流体流动方程，得到泄漏孔19的流量。
[0080]
该方法是通过在油管18泄漏超声波检测工具的压电陶瓷环管超声换能器9上下端
各设置隔音挡板来实现的。该检测工具的压电陶瓷环管超声换能器9下部设置有下隔音挡板11，上部设置有上隔音挡板8，上下隔音挡板11之间形成了换能器信号捕捉核心区。当油管18泄漏位置在换能器信号捕捉核心区以外区域时(也就是在隔音挡板以上位置或者在下隔音挡板11以下位置)，油管18泄漏诱发的超声信号大部分都被隔音挡板外侧的吸音材料有效吸收，因此超声换能器捕捉到超声信号就十分微弱。而当油管18泄漏位置暴露在换能器信号捕捉核心区时候，换能器捕捉到的信号就会突然增强，根据这个信号突变的信息就可以精准定位油管18泄漏点位置。当油管18泄漏点处在上下隔音挡板11之间的换能器信号捕捉核心区时，超声信号上下扩散时会被隔音挡板内侧的刚性材料反射，可以在该信号捕捉核心区内形成局部的信号放大，有利于弱信号的有效捕获。上下挡板一定程度上起到了扶正器的作用，使得换能器距离油管18内壁的距离更为确定，可以在精准确定油管18泄漏位置的前提下，更加准确地反演出油管18泄漏特征，判断泄漏量和泄漏孔19大小。
[0081]
在上述各实施例中，虽然对步骤进行了编号s1、s2等，但只是本技术给出的具体实施例，本领域的技术人员可根据实际情况调整s1、s2等的执行顺序，此也在本发明的保护范围内，可以理解，在一些实施例中，可以包含如上述各实施方式中的部分或全部。
[0082]
上述关于本发明的一种超声波检测定位方法的实现，可参考上文中关于一种超声波检测定位装置的实施例中的内容，在此不做赘述。
[0083]
所属技术领域的技术人员知道，本发明可以实现为系统、方法或计算机程序产品。
[0084]
因此，本公开可以具体实现为以下形式，即：可以是完全的硬件、也可以是完全的软件(包括固件、驻留软件、微代码等)，还可以是硬件和软件结合的形式，本文一般称为“电路”、“模块”或“系统”。此外，在一些实施例中，本发明还可以实现为在一个或多个计算机可读介质中的计算机程序产品的形式，该计算机可读介质中包含计算机可读的程序代码。
[0085]
可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是一一但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括:具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(ram),只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
[0086]
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

技术特征：
1.一种超声波检测定位装置，其特征在于，包括芯片、上隔音挡板、下隔音挡板和压电陶瓷环管超声换能器；所述上隔音挡板和所述下隔音挡板压覆设在所述压电陶瓷环管超声换能器的两端的开口上，且均延伸出相应开口外；所述芯片用于：在所述上隔音挡板、所述下隔音挡板压和所述压电陶瓷环管超声换能器沿管道运动的过程中，当所述压电陶瓷环管超声换能器采集的信号发生第一次突变时，记录所述下隔音挡板压所位于的第一深度；当所述压电陶瓷环管超声换能器采集的信号发生第二次突变时，记录所述上隔音挡板压所位于的第二深度；根据所述第一深度和所述第二深度，确定所述管道上的泄漏孔所位于的深度。2.根据权利要求1所述的一种超声波检测定位装置，其特征在于，所述芯片还用于：利用第一公式计算所述泄漏孔的尺寸，所述第一公式为d为所述泄漏孔的尺寸，γ为转换系数，f
y
表示所述压电陶瓷环管超声换能器采集的信号的主频。3.根据权利要求2所述的一种超声波检测定位装置，其特征在于，所述芯片还用于：将所述泄漏孔的尺寸和所述泄漏孔所在位置处的驻压输入小尺寸泄漏孔流体流动方程，得到所述泄漏孔的流量。4.根据权利要求1至3任一项所述的一种超声波检测定位装置，其特征在于，所述上隔音挡板和所述下隔音板均为凹形结构，所述上隔音挡板的凹槽和所述下隔音板的凹槽相对设置，且所述上隔音挡板的凸边和所述下隔音板的凹边延伸至相应开口外。5.根据权利要求4所述的一种超声波检测定位装置，其特征在于，还包括为锥形结构的工具引导头，所述工具引导头的底面连接所述下隔音挡板压。6.根据权利要求5所述的一种超声波检测定位装置，其特征在于，还包括信号放大单元，所述信号放大单元设置所述上隔音挡板压上，所述信号放大单元用于：对所述压电陶瓷环管超声换能器采集的信号进行放大，得到放大后的信号，并发送至所述芯片；所述芯片根据所述放大后的信号，确定所述压电陶瓷环管超声换能器采集的信号发生第一次突变以及确所述压电陶瓷环管超声换能器采集的信号发生第二次突变。7.根据权利要求6所述的一种超声波检测定位装置，其特征在于，还包括滤波及数字信号转化单元，所述滤波及数字信号转化单元设置在所述信号放大单元上，所述滤波及数字信号转化单元用于：剔除所述信号放大单元所发送的放大后的信号中的噪声和杂波，得到滤波后的模拟电信号，并将滤波后的模拟电信号转化为数字信号，发送至所述芯片；所述芯片根据所述数字信号，确定所述压电陶瓷环管超声换能器采集的信号发生第一次突变以及确所述压电陶瓷环管超声换能器采集的信号发生第二次突变。8.一种超声波检测定位方法，其特征在于，采用权利要求1至7任一项所述的一种超声波检测定位装置，方法包括：在上隔音挡板、下隔音挡板压和压电陶瓷环管超声换能器沿管道运动的过程中，当所述压电陶瓷环管超声换能器采集的信号发生第一次突变时，芯片记录所述下隔音挡板压所位于的第一深度；当所述压电陶瓷环管超声换能器采集的信号发生第二次突变时，所述芯片记录上隔音挡板压所位于的第二深度；
所述芯片根据所述第一深度和所述第二深度，确定所述管道上的泄漏孔所位于的深度。9.根据权利要求8所述的一种超声波检测定位方法，其特征在于，还包括：所述芯片利用第一公式计算所述泄漏孔的尺寸，所述第一公式为d为所述泄漏孔的尺寸，γ为转换系数，f
y
表示所述压电陶瓷环管超声换能器采集的信号的主频。10.根据权利要求9所述的一种超声波检测定位方法，其特征在于，还包括：所述芯片将所述泄漏孔的尺寸和所述泄漏孔所在位置处的驻压输入小尺寸泄漏孔流体流动方程，得到所述泄漏孔的流量。

技术总结
本发明涉及管道泄漏检测技术领域，尤其涉及一种超声波检测定位装置和方法，装置包括芯片、上隔音挡板、下隔音挡板和压电陶瓷环管超声换能器；上隔音挡板和下隔音挡板压覆设在压电陶瓷环管超声换能器的两端的开口上，且均延伸出相应开口外；芯片用于：在上隔音挡板、下隔音挡板压和压电陶瓷环管超声换能器沿管道运动的过程中，当压电陶瓷环管超声换能器采集的信号发生第一次突变时，记录下隔音挡板压所位于的第一深度；当压电陶瓷环管超声换能器采集的信号发生第二次突变时，记录上隔音挡板压所位于的第二深度；根据第一深度和第二深度，确定管道上的泄漏孔所位于的深度。具有更高的检测灵敏度，能够更精准地定位泄漏点。能够更精准地定位泄漏点。能够更精准地定位泄漏点。


技术研发人员：宋恒宇 李景翠 刘天恩 戴鹍 袁光杰 夏焱 万继方 张恒 张弘 庞宇晗 付盼 李国韬 任世举 郑李
受保护的技术使用者：中国石油集团工程技术研究院有限公司
技术研发日：2023.04.13
技术公布日：2023/7/13