CN101479597B - 检测和表征介质的声学方法和装置 - Google Patents

检测和表征介质的声学方法和装置 Download PDF

Info

Publication number
CN101479597B
CN101479597B CN200780014688.7A CN200780014688A CN101479597B CN 101479597 B CN101479597 B CN 101479597B CN 200780014688 A CN200780014688 A CN 200780014688A CN 101479597 B CN101479597 B CN 101479597B
Authority
CN
China
Prior art keywords
sound wave
frequency
return signal
acoustic
medium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN200780014688.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101479597A (zh
Inventor
J·雅各布森
A·贝格
S·维尔明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Det Norske Veritas AS
Original Assignee
Det Norske Veritas AS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Det Norske Veritas AS filed Critical Det Norske Veritas AS
Publication of CN101479597A publication Critical patent/CN101479597A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101479597B publication Critical patent/CN101479597B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/02—Analysing fluids
    • G01N29/036—Analysing fluids by measuring frequency or resonance of acoustic waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04—Analysing solids
    • G01N29/11—Analysing solids by measuring attenuation of acoustic waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04—Analysing solids
    • G01N29/12—Analysing solids by measuring frequency or resonance of acoustic waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/34—Generating the ultrasonic, sonic or infrasonic waves, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
    • G01N29/348—Generating the ultrasonic, sonic or infrasonic waves, e.g. electronic circuits specially adapted therefor with frequency characteristics, e.g. single frequency signals, chirp signals
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/44—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
    • G01N29/4454—Signal recognition, e.g. specific values or portions, signal events, signatures
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/44—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
    • G01N29/46—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor by spectral analysis, e.g. Fourier analysis or wavelet analysis
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/022—Liquids
    • G01N2291/0224—Mixtures of three or more liquids
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/04—Wave modes and trajectories
    • G01N2291/042—Wave modes
    • G01N2291/0427—Flexural waves, plate waves, e.g. Lamb waves, tuning fork, cantilever
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/26—Scanned objects
    • G01N2291/263—Surfaces
    • G01N2291/2634—Surfaces cylindrical from outside

Abstract

一种用于检测或表征包含在结构件中的介质的声学方法和装置。特别的，所述结构件是一种容器，例如传输油、气或碳氢化合物冷凝物的管道。第一换能器装置向所述结构件发射一宽频带脉冲声波能量脉冲。第二换能器响应于所述的发射从所述结构件返回的声波能量中生成返回信号。从所述返回信号中得到返回信号频谱，该返回信号频谱表示从所述结构件中返回的所述声波能量的声波频谱分量，并且通过对所述返回信号频谱应用返回信号处理介质检测或表征算法来检测或表征所述介质。

Description

检测和表征介质的声学方法和装置
背景技术
音波共振技术(ART)是一种提供声波能量产生共振的技术。如果一块平板或者一根管道受到声波能量脉冲的作用，且该声波能量所包含的带有一定频率的波动分量具有与平板厚度或管道壁厚的两倍或整数倍相对应的波长，那么，这些频率将穿过平板或管壁产生驻波。当脉冲结束时，将检测到再辐射共振能量，特别是用于与平板有一定距离的水下测音器。
需要理解的是，本发明所描述的内容中，术语“容器”包括任何能够把一种介质限定在其周围的装置，例如一种管道线，其被设计成用来传输油、气或者其他能够被管道装置传输的介质。
特别的，应用在声波能量脉冲中的频率将会比传统超声波技术产生的频率要低十倍或者更低，因此具有穿透分层材料并描述不同介质特征的能力。平板或管壁两侧的介质都能够影响受声波作用返回的能量的“共振部分”和全反射能量中的能量含量。海底气管线典型的的外部介质是海水，而在管线内部的介质可能是气体、冷凝物或者有时候是水化物。这些内部介质的声学特性会导致管道受声学能量的声波影响而产生的返回的声学能量发生变化。
目前，本发明人发现气体、水化物和冷凝物的声阻抗各不相同，返回共振能量至少在三种情况下表现出不同的性质：就是通过在容器例如管道中的不同位置的气体、水化物和冷凝物，用来决定介质的种类。
发明内容
本发明提供一种解决方法，通过响应于换能器向容器发射的一定宽频带的声波信号来识别从容器(的壁)发射的声波信号的特定特征，来检测容器特别是管道中的水化物沉淀物或者冷凝物的存在。
本发明提供的方法参见独立权利要求1。
本发明提供的装置参见独立权利要求2。
附图说明
图1是测量情况的简图，换能器向输气管壁的一部分发射声波能量。相比于气体在管道内的情况，当水化物在管道内时，由该管道内部反射的能量是不同的；
图2是一个低频换能器元件的反射信号的时间序列的实施例，x；
图3是一个低频换能器元件的反射信号的时间序列的实施例，y；
图4是一个低频换能器元件的反射信号的时间序列的实施例，z；
图5是一个所有换能器元件放在一起的“尾状”波谱；
图6是一个所有换能器元件放在一起的反射频谱；
图7是一个表现本发明的算法应用在样本频谱上的实例的曲线图；
图8是一个表现本发明的进一步算法应用在样本频谱上的实施例的曲线图；
图9表明使用水化物检测单元作为固定安装设施的选择；
图10表明将水化物检测单元安装在ROV上的选择；
图11表明将水化物检测单元安装在手持单元上的选择。
反射频谱：这种频谱是在第一反射脉冲的第一能量达到接收器之前计算从数字n开始的一个时间串的一部分使用FFT后得到的结果。数字n取决于脉冲和应用的AD转换器。图4给出了一个例子，其中垂直的(红色)实线表示FFT的极限。
“尾部”频谱：这种频谱是计算包含从管壁发出的共振能量的时间串的一部分的的FFT结果。该FFT在第一反射脉冲之后开始计算，从该第一反射的最大值开始计数数字n。该数字n取决于脉冲和应用的AD换能器。图5和图6给出了例子，其中垂直的(红色)实线表示FFT的极限。
两种频谱都能很容易地由第一全反射达到接收换能器中产生，但也是将FFT算法应用在第二次、第三次和接下来的信噪比在能接受的范围内的反射信号上的结果。
具体实施方式
一条时间线显示返回信号包括表示从容器的前壁发出的多个反射的能量，此外，还有从具有对边界的各个侧面为不同声阻抗的材料之间的其他边界发出的其它声波能量。同时还包括在声透射过程中在管壁内部建立并且随后从边界再辐射的可能的共振能量。
从容器返回的声波信号是随时间变化的时间信号，图4-6给出了实例，通过将FFT算法应用在从前壁发出的第一反射的一部分来处理该时间信号，目的是把这部分时间信号转为频谱。
进一步得到的频谱叫做“反射频谱”或“尾部频谱”，这取决于FFT应用到的随时间变化的信号的那部分。
为了确定管道中的气体、冷凝物或水化物的存在，将一个或多个算法应用已经得到的频谱或多个频谱上，如前面建议的。这些算法被设计成用来从“反射频谱”或“尾部频谱”中计算和求出特定参数和相应值，而且用这些参数的结果值来确定位于管道内进行测量的特定位置处的介质的类型。这些算法可以应用在信号测量上，或者应用到通过应用涉及一些测量作为输入的对比和过滤技术获得的结果反射频谱和“尾部”频谱。
本发明提供了一种检测在容器的选定区域上的管道线内的气体水化物的方法，其特征在于包括：
1)在讨论的测试区域中产生包含频率分量的宽频带电激励信号；
2)将所述宽频带电激励信号转化成宽频带声波信号；
3)将所述宽频带声波信号传送到被测目标；
4)接收被测目标响应所述宽频带声波信号而发出的声波响应信号；
5)将所述目标发出的所述声波响应信号转换成电子接收信号；
6)调整所述接收信号；
7)分析所述调整的接收信号以得出所述调整的接收信号的信号能量的频谱分配；
8)应用算法，并基于所应用的算法推导出的值将管道内的介质分成“气体”、“冷凝物”或“水化物”。
为了存储测量结果用于后续处理，例如，用于后面计划和开展相似的研究，上述方法也包括存储不同分类过程的结果。这意味着储存由接收传感器记录的两个时间串、计算出的反射频谱和“尾部”频谱、以及被应用算法的计算值，和分类，如“气体”、“水化物”“和“冷凝物”，该分类是与每次测量都有联系的最终结果。
此外，给操作人员或监测人员一个结果的即时表示也是本发明的优点，例如，既能够监测结果质量，又能根据结果立即决定进行任何所需要的测量。因此，本方法也包括给出与作出适当行为的表示相联系的结果的步骤。
宽频带激励信号可以典型的在电子信号发生器的帮助下产生，这个信号发生器可被设置用于适当的信号形式和信号强度，最好由监测返回信号的控制单元进行设置。合适的激励信号具有以下特征：
激励信号分裂成一些独立的激励脉冲；
每个单独的激励脉冲具有覆盖讨论的全部频率范围的频率容量的任何形式；
脉冲形式的实施例包括sin(x)/x，线性调频脉冲，瞬时和白噪声；
每个单独的激励脉冲的持续时间都是可调整的，这样就不会干扰来自需要被测量的物体的反射信号(响应)；
调整每次激励脉冲之间的时间间隔以使来自结构件的反射脉冲降到低于给定的水平；
调整每个单独的脉冲中的功率能量，优选在给定限制内自动调整，直到反射信号中的功率达到期望水平；
通过控制单元中的软件来控制脉冲的特征参数。
在例如管道的物体受声波的作用时，被通过宽频带声波脉冲信号，典型的根据本发明的方法接收和处理的返回信号具有以下特征：
信号主要由“初级反射”和“尾部”两个部分组成；
“初级反射”和“尾部”两个部分的任何一个都能够表征管道内部的介质特征；
计算机运行的分析和计算的软件基于给定的标准来确定反射信号和“尾部”信号中的哪一部分在表征将要被分析的管道内的介质的特征中是设定的重要性；
通过控制发射功率和/或调整接收到的返回信号的放大倍数，返回信号中用于表征的那部分的功率电平被采用于以AD转换器的测量范围；由此本发明的优点在于通过软件的自动控制(自动距离修正)执行接收到的返回信号的振幅。
本发明的方法进行信号处理和介质表征包括以下步骤：
使用FFT(快速傅立叶变换)计算返回信号的期望用在介质表征的那部分；
基于FFT，形成描述返回信号中能量内容的能量频谱作为频率的函数；
应用一个或多个展开的算法到被计算的一个或多个能量频谱；
然后管道内的特定位置的介质被表征为“气体”、“水化物”或者“冷凝物”；
为进一步提高测量，可以选择地连同能量考虑一起或者单独地分析响应信号中的相位。
本发明还提供一种检测或表征位于容器目标的一部分中的介质的设备，该介质在所容器的选定的部分上要被测量，其特征在于包括：
1)信号发生器，产生宽频带电子激励信号；
2)宽频带传感器，包括至少一个换能器，其将电子激励信号转换成声波激励信号，传送所述声波激励信号，接收声波响应信号并将该声波响应信号转换成电子接收信号；
3)处理装置，对接收信号进行调节和频谱分析；
4)计算装置，将检测或表征算法的至少一种应用于处理装置的输出，由此表征该介质为“气体”、“水化物”或者“冷凝物”；以及
5)控制装置，可操作地连接所述信号源、传感器、处理装置和计算装置，用于对它们进行控制。
为了存储测量结果，该设备还要包括一个或多个连接到所述控制装置和计算装置的登记装置。多个不同设备可以用于保存结果，例如光盘存储装置、机器可读纸打印输出、穿孔带以及类似的设备。
为了让例如操作人员或监测人员能观察信号处理、算法的应用等不同阶段的结果，该设备还包括一个或多个与控制装置和计算装置连接的数据输出装置，其中计算装置用来处理和表示计算得到的介质特征。
能够实现上述目的的输出装置可以是例如纸打印机、具有阴极射线管类型、等离子体类型、液晶类型或相似类型的彩色或单色再现的显示屏幕。
换能器和提供激励信号或接收声波返回信号的构造通过以下被描述：
换能器元件，适合只能发送或只能接收，或者既能发送也能接收；
如果需要，能够在多个换能器传感器中进行选择以在一个被选定的元件上发送，在另一个部件上接收；
激励脉冲能够被同时发送到多个换能器传感器的所有元件，或者只能给发送到选定的换能器元件；
控制系统中的软件能够控制激励转换器的配置；
因此，发出激励信号的第一换能器装置和接收返回信号的第二换能器装置能够合成为单一一个换能器装置。
以下将详细介绍本发明的算法：
算法1：
现在将结合图6进行解释算法1。如图6所示，这个算法用于反射频谱并且计算第n个最大值和相应的最小值之间的比率，其中该最小值就在反射频谱中第n个最大值的左侧。然后其针对表征不同介质的预设范围，检查结果值。
A1＝nMax/nMin
算法2；
将结合图6进行解释算法2。如图6所示，这个算法用于反射频谱并计算反射频谱的第n个最大值和第(n-k)个最大值之间的比率，其中k是1到n中的值。这个比率是频谱的一部分的一种梯度。然后针对表征在特定管道中的不同介质的预置数字范围，检查该比率。
A2＝nMax/(n-k)Min
算法3：
将结合图5进行解释算法3。如图5所示，本算法应用在“尾部”频谱中，并计算在第n次谐波的基于管壁厚度知识的预设值与从“尾部”频谱中提取的实际值之间的差值，并且比较该差值与表征在特定管道中的不同介质的频移的预设范围。
A3＝fn理论值-fn测量值
算法4：
将结合图5进行解释算法4。如图5所示，本算法应用在“尾部”频谱中，计算“尾部”频谱的n个谐波的能级，并将结果值与表征在特定管道中的不同可能介质的预设范围值进行比较。
A4＝∑能级(fn)其中n＝0，1，…，最大谐波
算法5：
将结合图5和图6进行解释算法5。如图5和图6所示，本算法应用在反射频谱或者“尾部”频谱上，并计算在多个连续的反射频谱或者“尾部”频谱上的应用算法1、2、3或4所得到结果的标准偏差，比较该结果与表征不同介质的预设范围值。
A5＝STDEV(ANm)其中N＝1，2，3或4，且m是计算标准偏差的结果值
算法6：
将结合图5和图6进行解释算法6。如图5和图6所示，本算法应用在反射频谱，“尾部”频谱或应用在这两种频谱上，并合并2个或多个上述的算法，例如：
A6＝A1+A2
实例：
结合图1、图6、图8和图9进行解释本实例。如图1，应用宽频带声波换能器以测量含有气体、冷凝物和水化物的不同管道部分。在如图6所示的调节信号以得到反射频谱之后，把n＝10(no.1)和n＝11(no.2)应用到算法A1，把n＝11和k＝5(no.3)应用到算法A2，结果在图8和图9中被示出。
气体水化物检测——选择1
将结合图9进行解释选择1。在气体管道内的预先确定的位置安装组合的换能器和电子模块(优选包括信号处理)，讨论中如石油公司所限定的那样。固定安装将为石油公司提供关于在早期阶段检测水化物建立的有价值的信息，这样能够进行调整措施，例如注入甲醇以避免水化物堵塞发展到妨碍气体流动的程度。
能够通过例如海水电池提供动力给换能器模块，尽管更好方案是从通过调查船降低的通信模块感应供电，或者从被称为AUV的自主式水下航行器感应供电，或者从被称为ROV的遥控运输工具感应供电。观察船、AUV或ROV与固定换能器模块之间的优选通信通常可以是无线通信，通过使用被称为ELF的极低频率通信。
气体水化物检测——选择2
将结合图10进行解释选择2。用于扫描(通过连续并且变化的循环速率)和识别可能的水化物阻塞的一种优选方法是：使用在管道顶端爬行的ROV。该ROV将具有安装的传感器，该传感器包括具有一个或多个换能器的换能器阵列，该阵列被布置成可以覆盖管道圆周的预先确定的部分。数据被发送通过对于信号处理顶测的脐带的ROV。换能器与管道线之间的远距离不是至关重要的，可以优选在50mm至300mm之间。
气体水化物检测——选择3
将结合图11进行解释选择3。换能器和电子模块能够与传输音波信号的波导装置结合在一起，并且观察员自由用在例如炼油厂里暴露在水化物中的管道。这个单元需要与管道接触。挪威专利NO314554描述了一种更优选的波导设计。通过包含在手持单元中的处理装置执行信号处理，且能够在现场实时地显示结果。

Claims (13)

1.一种用于检测或表征包含在结构件中的介质的声学方法，所述结构件具有相邻于所述介质的第一壁，该方法包括：
通过第一换能器装置向所述结构件的所述第一壁发送宽频带声波能量脉冲；
通过第二换能器装置响应于所述的发送从由所述结构件的所述第一壁返回的声波能量中产生返回信号；
从所述返回信号中得到返回信号频谱，该返回信号频谱表示从所述结构件的所述第一壁返回的所述声波能量的声波频谱分量；和
通过对所述返回信号频谱应用返回信号处理介质检测或表征算法，检测或表征所述介质。
2.一种用于检测或表征包含在结构件中的介质的声学设备，所述结构件具有相邻于所述介质的第一壁，该设备包括：
第一换能器装置，其向所述结构件的所述第一壁发送宽频带声波能量脉冲；
第二换能器装置，其响应于所述的发送从由所述结构件的所述第一壁返回的声波能量中产生返回信号；
频谱取得装置，其从所述返回信号中得到返回信号频谱，该返回信号频谱表示从所述结构件的所述第一壁返回的所述声波能量的声波频谱分量；和
介质检测或表征装置，用于检测或表征所述介质，所述介质检测或表征装置通过对所述返回信号频谱应用返回信号处理介质检测或表征算法来检测或表征所述介质。
3.一种用于检测传输碳氢化合物的管道的内腔中的水化物存在的声学方法，该管道包括前壁、后壁和位于前壁与后壁之间的所述内腔，该方法包括：
从发射点向所述管道的前壁发送第一声波串，该第一声波串包括不同频率的多种声波；
在发射点或者发射点附近接收由在前壁中的共振产生的从该前壁返回的第二声波串，该第二声波串具有所述多种声波中的至少一种声波；
确定在该第二声波串中的具有不同于第一声波串的频率的频率的波量；和
至少在确定的所述第二声波串中的具有该不同频率的波量的基础上，确定管道的内腔中的水化物的存在。
4.根据权利要求3所述的声学方法，该方法包括：
在发射点或发射点附近接收由前壁反射产生的从前壁返回的第三声波串；
确定在第三声波串中具有不同于第一声波串频率的频率的波量；和
在确定的第三声波串中具有该不同频率的波量的基础上，进一步确定管道的内腔中的水化物的存在。
5.根据权利要求3或4所述的声学方法，该方法包括：
在发射点或者发射点附近接收由在后壁中的共振产生的从后壁返回的第四声波串，该第四声波串具有所述多种声波中的至少一种声波；
确定在第四声波串中具有不同于第一声波串的频率的频率的波量；和
在确定的所述第四声波串中具有该不同频率的波量的基础上，进一步确定管道的内腔中的水化物的存在。
6.根据权利要求3或4所述的声学方法，该方法包括：
在发射点或发射点附近接收由后壁反射产生的从后壁返回的第五声波串；
确定在第五声波串中具有不同于第一声波串的频率的频率的波量；和
在确定的所述第五声波串中具有该不同频率的波量的基础上，进一步确定管道的内腔中的水化物的存在。
7.一种用于检测传输碳氢化合物的管道的内腔中的水化物存在的声学方法，该管道包括前壁、后壁和位于前壁与后壁之间的所述内腔，该方法包括：
从发射点向所述管道的前壁发送第一声波串，该第一声波串包括在频率范围内的不同频率的多种声波，该频率范围是对于所述前壁或后壁的主导声波共振的频率范围；
在发射点或者发射点附近接收由前壁或后壁中的主导声波共振产生的从所述前壁返回的第二声波串，该第二声波串具有来自所述多种声波的至少一种声波；和
确定在所述第二声波串中具有在主导共振频率范围内的多种频率的波量；和
在该第二声波串中的主导共振频率波的频率偏移的基础上，确定管道的内腔中的水化物的存在。
8.根据权利要求1的方法，其中所述返回的声波能量是来自第一壁的反射，该返回信号处理介质检测或表征算法包括计算第n个最大值和相对应的最小值之间的比率A1＝nMax／nMin，其中该最小值就在反射频谱中第n个最大值的左侧，然后针对表征不同介质的预设范围，检查结果值。
9.根据权利要求1的方法，其中所述返回的声波能量是来自第一壁的反射，该返回信号处理介质检测或表征算法包括计算反射频谱中第n个最大值和第n-k个最大值之间的比率A2＝nMax／(n-k)Max，其中k是从1到n的范围内的数字，这个比率表示频谱的一部分的梯度，然后针对表征包含在该结构件中的不同介质的预置数字范围，检查该比率。
10.根据权利要求1的方法，其中所述返回的声波能量是来自所述第一壁的共振反射，该返回信号处理介质检测或表征算法包括计算在第n次谐波的基于管壁厚度的知识的预设值与从“尾部”频谱中提取的实际值之间的差值A3=fn理论值-fn测量值，并且比较该差值与表征包含在该结构件中的不同介质的频移的预设范围。
11.根据权利要求1的方法，其中所述返回的声波能量是来自所述第一壁的共振反射，该返回信号处理介质检测或表征算法包括计算“尾部”频谱的n个谐波的能级A4=∑能级(fn)，其中n=0,1，...，最大谐波，并将结果值与表征包含在该结构件中的不同可能介质的预设值范围进行比较。
12.根据权利要求8或9或10或11的方法，进一步包括计算在多个连续反射频谱或者“尾部”频谱上得到的结果的标准偏差A5=STDEV(ANm)，其中N=1，2，3或4，且m是计算标准差所用的结果值，并比较计算得到的标准偏差与表征包含在该结构件中的不同介质的标准偏差值的预设范围。
13.根据权利要求8的方法，其中该返回信号处理介质检测或表征算法还包括计算反射频谱中第n个最大值和第n-k个最大值之间的比率A2＝nMax／(n-k)Max，其中k是从1到n的范围内的数字，这个比率表示频谱的一部分的梯度，然后针对表征包含在该结构件中的不同介质的预置数字范围，检查该比率，
所述方法进一步包括计算结果值的和A6=A1+A2。
CN200780014688.7A 2006-04-26 2007-04-25 检测和表征介质的声学方法和装置 Active CN101479597B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US79485906P 2006-04-26 2006-04-26
NO20061835A NO327568B1 (no) 2006-04-26 2006-04-26 Akustisk fremgangsmate og anordning for deteksjon eller karakterisering av et medium inneholdt i en struktur, saerlig en gass, et kondensat eller et hydrat i en rorledning for transport av hydrokarboner
NO20061835 2006-04-26
US60/794,859 2006-04-26
PCT/NO2007/000142 WO2007123418A1 (en) 2006-04-26 2007-04-25 Acoustic method and apparatus for detection and characterization of a medium

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101479597A CN101479597A (zh) 2009-07-08
CN101479597B true CN101479597B (zh) 2014-03-12

Family

ID=39205258

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200780014688.7A Active CN101479597B (zh) 2006-04-26 2007-04-25 检测和表征介质的声学方法和装置

Country Status (10)

Country Link
US (1) US8061205B2 (zh)
EP (1) EP2018552B1 (zh)
CN (1) CN101479597B (zh)
AU (1) AU2007241636B2 (zh)
BR (1) BRPI0710715B8 (zh)
CA (1) CA2650551C (zh)
MY (1) MY147699A (zh)
NO (1) NO327568B1 (zh)
RU (1) RU2431828C2 (zh)
WO (1) WO2007123418A1 (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120053895A1 (en) * 2010-08-18 2012-03-01 Noam Amir Method and system for evaluating the condition of a collection of similar elongated hollow objects
GB201211515D0 (en) 2012-06-28 2012-08-08 Pipelines 2 Data P2D Ltd Methods and apparatus for acoustic assessment of fluid conduits
CA2935783C (en) 2014-01-02 2022-07-19 Pipelines 2 Data (P2D) Limited Method and apparatus for acoustic assessment from the interior of fluid conduits
US10502718B2 (en) * 2017-12-27 2019-12-10 Broadsound Corporation Method and system for determining an optimum drive signal for an acoustic transducer
CN108507736B (zh) * 2018-04-04 2019-07-26 北京理工大学 一种基于超声波的油气弹簧蓄能器状态检测系统及方法
CN110702794A (zh) * 2019-11-12 2020-01-17 南通赛洋电子有限公司 一种基于超声波快速识别物质的方法
CN113108870B (zh) * 2021-03-15 2022-10-11 重庆邮电大学 基于低频窄带噪声激振和多传感器融合的油井动液面测量方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6644119B1 (en) * 2002-06-28 2003-11-11 The Regents Of The University Of California Noninvasive characterization of a flowing multiphase fluid using ultrasonic interferometry
CN1602424A (zh) * 2001-12-13 2005-03-30 瓦卢莱克和曼内斯曼管材公司 用于冶金产品的无损检验的超声波传感器

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU557344B2 (en) 1977-07-11 1986-12-18 Schlumberger Technology B.V. Method and apparatus for acoustically investigating a casing cement bond in a borehole penetrating an earth formation
WO1997020204A1 (en) * 1995-12-01 1997-06-05 System Planning Corporation Method and apparatus for detecting recyclable items
US5874676A (en) * 1997-05-12 1999-02-23 Maki, Jr.; Voldi E. Method and apparatus for acoustically investigating a casing with a swept frequency pulse
GB9809253D0 (en) * 1998-05-01 1998-07-01 Expro North Sea Ltd Apparatus and method for dispersing agglomerates
NO314554B1 (no) 2000-07-14 2003-04-07 Stifelsen Det Norske Veritas Sensoranordning for akustisk tykkelsesmaling
US6513385B1 (en) * 2001-05-08 2003-02-04 Halliburton Energy Services, Inc. Acoustic sensor for pipeline deposition characterization and monitoring
US6470749B1 (en) * 2001-05-08 2002-10-29 Halliburton Energy Services, Inc. Method and apparatus for pulsed ultrasonic doppler measurement of wall deposition
AU2004213825B2 (en) * 2003-02-14 2009-07-30 Adept Science & Technologies, Llc Ultrasonic liquid level monitor
NO323248B1 (no) * 2003-11-13 2007-02-12 Roxar Flow Measurement As System og fremgangsmate, samt anvendelse av disse, for deteksjon av skum i rorstromning
GB0410533D0 (en) * 2004-05-12 2004-06-16 Univ Heriot Watt Method for identification of nucleation
US7523640B2 (en) * 2005-08-01 2009-04-28 Baker Hughes Incorporated Acoustic fluid analyzer
US7963165B2 (en) * 2007-09-25 2011-06-21 Los Alamos National Security, Llc Non-contact feature detection using ultrasonic Lamb waves

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1602424A (zh) * 2001-12-13 2005-03-30 瓦卢莱克和曼内斯曼管材公司 用于冶金产品的无损检验的超声波传感器
US6644119B1 (en) * 2002-06-28 2003-11-11 The Regents Of The University Of California Noninvasive characterization of a flowing multiphase fluid using ultrasonic interferometry

Also Published As

Publication number Publication date
US20090308161A1 (en) 2009-12-17
AU2007241636A1 (en) 2007-11-01
AU2007241636B2 (en) 2012-06-21
MY147699A (en) 2013-01-15
US8061205B2 (en) 2011-11-22
EP2018552B1 (en) 2017-02-15
RU2008146079A (ru) 2010-06-10
BRPI0710715A2 (pt) 2011-08-23
NO327568B1 (no) 2009-08-17
BRPI0710715B1 (pt) 2019-05-28
CA2650551C (en) 2016-07-05
RU2431828C2 (ru) 2011-10-20
EP2018552A4 (en) 2012-10-31
BRPI0710715B8 (pt) 2020-02-04
CA2650551A1 (en) 2007-11-01
WO2007123418A1 (en) 2007-11-01
NO20061835L (no) 2007-10-29
CN101479597A (zh) 2009-07-08
EP2018552A1 (en) 2009-01-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101479597B (zh) 检测和表征介质的声学方法和装置
US7975548B2 (en) Acoustic thickness measurements using gas as a coupling medium
NL194214C (nl) Stelsel voor het kalibreren van hydrofoongroepen.
CN109991590B (zh) 一种在有限空间压力罐内测试换能器低频发射特性的系统与方法
US9597715B2 (en) Method for performing work on underwater pipes
WO2020074895A1 (en) Methods and systems for determining a thickness of an elongate or extended structure
CN108802203A (zh) 一种基于多模态技术的杆状构件内部缺陷定位方法
CN105008663A (zh) 揭示未钻探的地质地层中孔隙压力的异常不连续性界面的方法以及实现其的系统
US9921087B2 (en) System and method for measuring a fluid flow rate by provoking destructive interferences between acoustic waves propagating in opposite directions with respect to the flow of the fluid
JP2011141236A (ja) 減衰材の肉厚算出方法及びその装置
RU101202U1 (ru) Система многочастотного акустического зондирования
Lazarev et al. Experimental investigation of potentialities of seismoacoustic sea-bottom sounding using coherent pulse signals
Bulanov et al. Measurements of the nonlinear acoustic parameter of sea water via a device using reflected pulses
CN116299147B (zh) 一种基于声学相干技术的一维结构内部声源定位方法
Wood et al. New developments in deep-towed seismic acquisition
CN116839699A (zh) 一种变压器用超声波油位测量方法和设备
Everitt et al. Transducer transmitting sensitivity measurements in restricted environments
Voloshchenko et al. The Underwater Ultrasonic Equipment with the Nonlinear Acoustics Effect’s Application
JPH05332758A (ja) コンクリート構造物の厚さ測定方法
LT3304B (en) Method and device for controling of sediments in a pipes

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: HAVERVEI CO., LTD.

Free format text: FORMER OWNER: DET NORSKE VERITAS AS

Effective date: 20130422

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20130422

Address after: Norway Heweike

Applicant after: DET NORSKE VERITAS AS

Address before: Norway, VIC

Applicant before: Det Norske Veritas AS

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant