CN102171559B - 评估管道壁强度损伤的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明定位管道的损伤段，例如管道的壁已经弱化或变薄的段。本发明提供了一种可移动设备，其穿过管道并且具有第一站。可移动设备具有准确定位其位置的构件。提供有第二站，第二站可安装在可移动设备上或与管道壁上的固定位置相关联。第一站或者第二站具有声音或震波脉冲发生器，并且另一个具有脉冲接收器。已经发现，脉冲从脉冲发生器行进至接收器所用的时间，随可移动设备在其接收(或发送)所述脉冲时所处的位置处的管道壁的状态而变化。还发现，当所述设备经过管道内的不同位置时，脉冲的速度的变化率随该位置处的管道壁的状态而变化。

Description

评估管道壁强度损伤的装置和方法

技术领域

本发明涉及一种定位管道壁强度损伤的装置和方法。此类损伤可能因壁变薄或壁材料的老化或损坏而发生。 

背景技术

管道由很多不同的材料制成，包括球墨铸铁、铸铁、焊接钢、塑料、石棉水泥以及混凝土。这些管道运载很多不同的材料，例如水、废料、油、气体或化学产品。很多管道埋在地下，并且受到填埋它们的土壤、砾石、沙土或类似材料的外部腐蚀与磨蚀，或此类材料中腐蚀性或磨蚀性物质的外部腐蚀与磨蚀。其它管道因电荷受到腐蚀、或被管道中运载的材料磨损和/或腐蚀。腐蚀会产生金属管道中的斑蚀、以及壁中具有绕丝加固的混凝土管道中加固丝的断裂。管道还会因人为因素而损坏或削弱，例如重型设备在埋入的管道上经过。 

因此在使用中，管道壁容易随着时间的推移而变薄和/或削弱。这会导致管道的破裂。因此需要确定管道中受到弱化或已经变薄的那些部分，因此能够在管道在变薄或弱化的位置处破裂之前采取正确的措施。 

目前评估壁厚和/或强度的商业方法还不是特别实用或者划算。在管道上凿一部分以及制出一个小孔以获得管道壁的样本(称作“试样”)是可能的。这就实现了对取样处壁厚和状态的直接测量方法。但是，促使管道壁变薄或弱化的情况不一定只沿管道长度均匀地发生。因此，尽管试样显示将其采集的精确位置处的状态，但是不一定能给出关于管道其它位置的有用信息。 

管道壁厚度的直接的超声波测量方法也是已知的，其中管道是暴露的(即未埋在地下或不是不可接近的)。这种方法比采集试样更节约成本，但是受到暴露位置的限制，并且不一定能给出关于管道的其它位置的有 用信息。 

声音测量方法也已经被使用过，如哈拉夫(Hunaidi)的USP 6591032以及哈拉夫等人的USP 7328618中所述。通过这种方法，低频率干扰(例如流体从加压管道释放或周围管道噪声)的传播速度能够通过测量该干扰产生的波经过两个固定点的时间确定，所述两个固定点彼此间隔已知距离，例如供水管道中的两个消防栓。由此确定的传播速度与理论计算的速度相比较。结果为用于表示经过固定距离的管道壁的平均变薄程度的系数。该平均系数不会确定固定点之间发生极度变薄的任何特定位置，或是甚至显示是否存在大于平均变薄程度的位置。 

在一些管道中(尤其是石油工业和天然气工业)，管道清管器用于执行清洁和数据采集功能。此类清洁器可以配备设备，所述设备例如超声波测量设备或磁通量测量设备，所述设备能够确定壁厚度。但是，装备过的管道清洁器的实际使用仅限于具有清洁器站并且不具有急转弯部的管道。 

在一些直径非常大的管道中，已经采用过将管道抽干并且使装配有超声波或类似设备的人员在管道中走到选定位置并在这些选定位置直接测量的方法。将管道抽干就使得该管道不能投入使用，因此该方法不适于频繁地检查壁厚度。 

因此能够沿管道长度确定已经受损、或者变薄和/或弱化的壁的位置是非常有用的。能够测量表示沿管道的位置处的相对损伤的量值就更有用了。该信息能够允许仅在变薄或弱化已经发展到极限程度的那些管道段执行适当的维修或替换。 

发明内容

根据本发明，可移动检验设备穿过包括气体或液体的管道，优选地，所述管道包括液体，例如油或水。所述设备装配为使得其位置或其经管道的传送距离是已知的或能够被简单地计算。 

所述设备具有第一站，并且与第二站配合使用。第二站能够设置在所述设备上，但是与第一站相间隔，或能够设置在管道壁上的固定位置 处或与管道壁上的固定位置相关联，或在一般优选的实施例中，第二站能够设置在另一个可移动设备上，该可移动设备在管道中具有已知位置。第一和第二站中的一个配备有声音或震波脉冲发生器(以下称作“脉冲发生器”)，其产生低频率声音或震波脉冲，并且所述第一和第二站中的另一个配备有用于此类波的接收器。所述波具有大于管道直径的波长。接收器与数据存储器相关联以存储接收的信号，或者，接收器与计算机设备相关联以立即分析所述信号。 

在第一个实施例中，第二站处于所述可移动设备上，使得脉冲发生器与接收器都位于可移动设备上，但是它们彼此间隔已知距离。 

在第二个实施例中，第二站处于管道上的固定位置。第二站不需要本身位于管道壁上，而是能够位于与管道关联的结构上，例如消防栓、舱盖或类似结构，所述结构传输震波或声波至管道壁上的固定位置。 

在第三个非限制性实施例中，第二站处于另一个可移动设备上，其在管道中的位置是已知的或能够被计算。 

脉冲发生器在已知的时间或以已知的间隔发出脉冲。接收器具有与其关联的用于时间测量的构件，使得特定脉冲的接收时间能够被确定。当所述设备穿过所述管道移动时，脉冲被发送并记录。已经发现，管道变薄和/或弱化的存在与所述设备处于特定位置时测量的脉冲的视速度自遍及管道的更长段测量的脉冲的平均速度的变化有关联。还发现，管道变薄和/或弱化的存在与所述设备正穿过具有此类变薄和/或弱化部的位置时测量的脉冲的视速度的变化率相关联。 

附图说明

下面将参照附图描述本发明，其中： 

图1为管道的剖视图，未成比例，其中本发明中的类球型可移动检验设备沿管道的底部滚动，所述类球型可移动检验设备由液体流推动。 

图2为图1中的检验设备采集的数据所绘制的图表。 

图3为站和管道的剖视图，未成比例，其中本发明中的有线可移动检 验设备通过调整其栓绳的长度随液体流移动或相对液体流移动。 

图4为管道的剖视图，未成比例，其中根据本发明的装配过的管道清管器在管道中移动，由流体流或发动机推动。 

图5为示出利用本发明中设备的一个实施例的实际管道检验得到的结果的图表。 

具体实施方式

本发明用于由球墨铸铁、铸铁、焊接钢、塑料、石棉水泥或混凝土制成的管道，还可用于其它材料的管道。所述管道必须包括流体，所用的一种频率或所用的多种频率的脉冲能够在所述流体中传播。优选地，所述流体为液体。特定液体不限于、可以是例如水、废水或污水、油、石油产品、LNG(液化天然气)或液体化学品。优选地，管道填充有液体，并且尤其优选地，管道压力至少稍微大于大气压。但是，本发明能够用于，尽管不经常用于，未加压的管道和/或在液体上存在空气间隙的管道，所述沿被检验管道段的液体路径是连续的。本发明还适用于填充气体的管道，但是所得结果不如在包含液体的管道得到的结果好。 

如上文所述，本发明需要两个站，至少其中一个设置在可移动检验设备上。另一个能够置于管道上或管道中的设备上或处于管道上或管道中的另一个已知或固定位置处。优选地，该位置相对于管道壁是固定的。所述站中的一个站配备有脉冲发生器以产生低频率声波或震波，并且另一个配备有用于此类波的接收器。脉冲发生器和接收器中的每个具有用于准确地确定其发出或接收(依情况而定)所述脉冲的时间的构件。在脉冲发生器的情况中，所述构件可以是计时部件，所述计时部件以设定的间隔产生低频率波脉冲，或者所述构件可以是时钟以及记录脉冲发出时间的相关记录设备，或两者。在接收器的情况中，所述构件为时钟以及相关的记录设备以记录接收脉冲的时间。其中，GPS时间信号是可得到的，优选地，替代时钟可使用此类信号的接收器。 

可移动检验设备还具有用以确定其在管道内的位置的设备。 

通过产生脉冲的已知时间、以及接收该脉冲的已知时间，该脉冲在脉冲发生器与接收器之间行进所用的时间能够被确定。由于可移动设备的位置及其速度是已知的或能够确定的，所以当接收器处在不同位置时，形成脉冲的波的速度能够被计算。同样，当所述设备从一个位置移动到另一个位置时，所述脉冲速度的变化率能够被确定。 

在实施例中，第二站处于管道上的固定位置，脉冲发生器优选地定位在第二站处，并且接收器在可移动设备中。这是优选的，因为产生脉冲比接收脉冲需要更大的能量，并且在多数情况下，供应能量至固定位置比供应能量至小的移动设备更容易，除了移动设备为有线的并且能够通过栓绳(tether)供电的情况。为了便于说明，本发明的该实施例将描述为具有设置在管道上的脉冲发生器以及设备上的接收器。本领域技术人员可以理解，当接收器设置在管道上并且脉冲发生器设置在设备上时，只要为设备供应有足够的电能以产生脉冲，本发明也可操作。 

本发明适用于包含流动流体的管道、或没有流动流的管道。根据预期流动流选择检验设备。如果可移动检验设备欲由流体流携载，那么必须存在足够的流体流以移动所述设备。但是，根据本发明，如果所述设备为自推动式，那么就不需要管道中的流体在采集时间数据时流动了。 

管道还需要用于可移动检验设备的进入和排出的设备，因此能够在数据采集之前设置在管道中，并在之后移除。在所述管道中，都设置有适当的检验埠或评估埠(access port)。另外，在很多供水管道中，能够使用消防栓，并且在很多输油管道中，能够使用清管器站。 

可移动检验设备具有用于沿管道长度确定其位置的构件。根据使用的检验设备的类型选择构件。 

优选的检验设备为球型无线检验设备，该设备随管道中液体的流动而移动，如保尔森(Paulson)公开的申请WO2006081671A1所示。如该申请所公开的，检验设备的位置能够例如通过计算检验设备沿管道的底部滚动时旋转的次数、或通过该申请中公开的其它方式确定。 

麦肯(Mecon)公开的申请WO2004059274所示的无线中密度球设备也可用作检验设备。在此类设备中，通过记录所述设备何时经过电磁 传输器，而确定位置，所述电磁传输器用作信标，设置在沿管道的已知位置处，并且在所述信标之间插入点以找出设备在所述信标之间行进的速度，并因此找出设备在所述信标之间的特定时间所处的位置。同样的方法也可用于其它无线设备，例如保尔森(Paulson)在公开的申请WO2006081671A1中描述的一种设备。 

在另一个实施例中，所述设备为有线检验设备，所述设备随管道中液体的流动而移动，或由其栓绳将其顶着液体流拉动。在这种情况下，通过记录栓绳在任意时刻已经拉出的数量、或者在埋入管道的上方的地面上使用电磁追踪设备(如WRC PLC的公开申请WO 0118442A2所示的一种设备)、或通过其它已知方式能够确定设备的位置。 

可用在具有清管器站的管道中的设备为常规的管道清管器，所述常规的管道清管器具有记录该设备在管道中已经行进的距离的常规构件。此类常规构件可以是例如里程表或其它已知设备，当清管器移动时，所述已知设备接触管道的壁。 

确定设备的位置的替代方式是通过使用保尔森(Paulson)在2009年6月25日提交的PCT申请CA2009/000891公开的高频率波。如所述申请中详细描述，高频率声发射由所述设备发出并且在已知位置处接收，或在已知位置发出并由所述设备接收。所述设备与已知位置配备有同步时间测量设备。对于已知位置，可以是连接设备(link)以接收GPS信号或，如果该位置不适于接收GPS信号，可以是时钟。对于所述设备，由于所述设备可能会用于地下管道(其中GPS信号不能到达)，所以所述设备通常为时钟。每个发射的发送时间以及接收时间被准确地以及精确地确定。用于特定管道的频率的声音的速度是已知的或经验确定的，并且距离是由所用时间和声音的速度计算的。当该方法用于本发明的在管道中的已知固定位置处具有站的实施例时，便利地，已知位置为所述站。 

在本发明的优选的形式中，检验设备设有时间测量设备、接收器、相关数据记录器、以及电源。便利地，数据记录器能够利用商业可得的数据存储设备，例如可移除SD存储卡或闪存。电源可以是压缩电池，例如长寿命锂电池、或(如果所述设备为有线的)至远方主电能输出或发 电机的连接部。数据记录器记录时间和设备的位置、或数据，通过该数据能够确定位置。如下面将讨论的，数据记录器还记录低频率波的接收时间。所述接收器可以是水听器，其能够以所用频率接收，或者接收器是加速仪。该设备应该与流体声音或震波(基于接收器)接触，使得其能够接收穿过所述流体的脉冲。合适的水听器和加速仪是商业可得的。合适的水听器的例子有：AMIRIX系统公司的VEMCO部门(加拿大B3S 0B9，新斯科舍省，哈利法克斯，马蹄湖路211号(211 Horseshoe Lake Drive，Halifax，Nova Scotia，Canada B3S 0B9))制造的型号VHLF。合适的商业可得的加速仪的例子为APC国际有限公司(美国PA 17750，麦克维利，P.O.Box 180，达克兰(Duck Run，P.O.Box 180，Mackeyville，PA 17750USA))的美国压电陶瓷部门(Piezo Ceramics division)的型号850系列的轴极化压电晶体。 

在无线设备的情况中，所有的时间测量设备、电源、接收器、数据记录器以及接收器都定位在可移动设备中。由于所述设备通常用在GPS信号不能透入的位置，时间测量设备通常为时钟。但是，如果所述设备要用于穿过管道行进，其中GPS信号能够被可靠地接收，时间测量设备可以是连接设备以接收GPS信号，所述GPS信号提供时间读数。在有线设备的情况中，时间测量设备、电源以及数据记录器中的某些或全部能够定位在远方并且通过其栓绳与所述设备连接。 

在操作过程中，可移动设备能够穿过管道移动。在优选的实施例中，可移动设备为球面球并且沿管道的底部滚动，由管道中的流体流推动，如保尔森(Paulson)公开申请WO2006/081671A1所示。在该申请中，球沿管道底部滚动的旋转数量被记录，以表示行进的距离。如果管道是由绕线混凝土或焊接金属制成，球体中可包括磁力计以记录经过管道连接处，以提供行进距离的确证。 

当其沿管道行进时，球中的接收器在所述站处接收由脉冲发生器产生的低频率脉冲。所述脉冲被记录用于以后的检查，或能够由板上(on-board)处理器分析。 

如果可移动设备相对很大，例如机器人履带式车或管道清管器，在 其上安装两个相间隔的接收器是可能的。它们可以间隔例如2米。它们之间的距离是精确已知的。使两个接收器彼此间隔已知距离提供了对数据的一致性检查，并且有助于减少某些形式的错误。 

在第一个实施例中，所用的移动设备相当大，例如机器人履带式车或管道清管器，接收器和具有脉冲发生器的第二站都安装在所述移动设备上，其中接收器到脉冲发生器的距离是精确已知的。在该实施例中，接收器和脉冲发生器应该彼此间隔至少大约一个管直径，并且优选地，连同放置它们的移动设备间隔更远(如果可能的话)。例如，在一米直径管中，在机器人履带式车上精确地间隔1.5米的接收器和脉冲发生器提供有用的结果。 

在第二个实施例中，第二站处于管道上的固定位置。便利地，所述站的脉冲发生器在可进入位置(例如在评估埠)暂时地附接至管道，或附接至物体(例如消防栓)，阀动器或进入口盖能够传输脉冲至管道壁并且进入管道中的流体，并且从上方地层比管道壁更容易进入。这种结构在这里称作“与管道震波或声音接触的结构”。脉冲发生器可被连接(或者通过缆线或无线地)至其相关数据存储以及时间测量设备。便利地，尽可能在地上设置第二站，设置在操作者易于接近的区域。如果需要，操作者还可具有计算机，所述计算机监视所述设备的进程，例如通过使用上述PCT申请CA2009/000891所述的定位装置和方法。 

在第三个非优选的实施例中，第二站可以是另一个穿过管道移动的设备，该设备具有能够确定其位置的构件。该实施例的使用增大了计算的复杂程度，因此不是优选的。 

脉冲发生器和接收器中的每个与管道中的流体声音或震波接触。脉冲发生器产生低频率声波或震波。该频率使得波长大于形成管道的管的直径，使得波横穿管道壁并且部分地穿过管道中的液体传播以及部分地穿过管道的壁再从管道的壁返回至液体。合适的脉冲发生器是商业可得的。一个此类发生器为阿瑟曼产品公司(Etrema Products Inc.，2500北环(North Loop)Dr.，Ames，IA，50010，美国)的型号AA-150-LH的转频器。 

管道直径的1.5-75倍的波长是可用的。波长的优选的范围在管道直 径的大约5至大约15倍。特定频率产生的波长基于制造管道的材料、以及其中的流体、尤其是该流体是气体还是液体。大于多数商购管道的直径的15倍的波长需要非常低的频率，其中噪声会产生问题。 

替代确定包含特定流体的特定管道中的声音的波长，并基于该信息选择要产生的脉冲的波长，通常更便利地选定已知频率以给出适合携载特定流体的管道的波长。例如，已经发现20Hz至2000Hz的频率可用于携载液体的200毫米至2000毫米直径的管道。但是，很多液体吸收范围在500Hz-18000Hz的频率。如果被检验管道中的特定液体吸收此类波，那么就应避免使用会被吸收的频率。 

考虑到所有这些参数，对于多数携载液体(尤其是水、废水或油)的商构管道的检查来说，范围在20Hz至500Hz的频率的使用是优选的。 

如下面将讨论的，使用一系列连续的较短的脉冲(这里称作“子脉冲”)组成的脉冲是可能的，所述连续的较短的脉冲均具有预设长度，并且一个紧接着一个。相邻子脉冲具有不同的频率，其中所有频率是根据前述段落中的参数选定的。 

一旦脉冲的频率(或频率组、在脉冲是由子脉冲组成的情况中)被选定，优选地在接收器上安装带通过滤器，以排除全部只留下那个频率之上和之下的频率窄带、或频率组。这就限制了接收的噪声的数量，并且使结果的分析更简单。例如，排除大于选定频率或频率组之上20Hz或之下20Hz的频率的带通过滤器是合适的。如果不使用带通滤波器，可建议在分析数据存储设备存储的数据之前将不需要的频率过滤出去。当然如果需要的话，带通滤波器可被设计为允许另一个截然不同的范围的频率进入，例如高频率范围可用于利用PCT申请CA2009/000891的方法定位设备的位置。 

脉冲以间隔重复。脉冲之间间隔的长度(这里称作“重复率”)根据穿过管道的设备的预期行进速度而选定，使得当移动设备处于大约以所需距离彼此间隔的位置时将接收脉冲。通常，需要沿穿越的管道至少每0.5-5米接收一次脉冲，优选地沿穿越的管道每0.5-1.5米接收一次脉冲。对于正常管道流速，该过程可以采用每1-10秒一个脉冲完成。如果需要， 脉冲可以更加频繁，使得设备在脉冲之间行进的距离更短。但是，如果脉冲之间的时间减少太多，就可能在脉冲发生器远离接收器时使接收器接收的脉冲重叠。通过使用两个不同的频率用于交替的脉冲可以避免上述情况。显然，任意带通过滤器布置必须构造为允许所有使用的频率的接收。 

脉冲可以是任意适当的长度。通常，大约2-50毫秒的脉冲是优选的，10-30毫秒的脉冲尤其优选。这提供了脉冲之间的间隔，所述间隔比脉冲长度长很多，如果脉冲在管道中行进很长的距离，就减少了脉冲重叠的可能性。脉冲可以是单个频率，或如上文所述，也可以是以预设顺序的由不同频率的子脉冲组成的脉冲。建立参考点作为接收脉冲的时间用于计算目的。该参考点为单一频率的脉冲的始端或末端。如果脉冲由子脉冲组成，参考点可以是脉冲的始端或末端、或脉冲内发生频率变化的点。如果使用由多个子脉冲组成的脉冲，顺序的子脉冲的模式使其更容易从任意环境噪声中区分所述脉冲。同样，如果包含参考点的那部分脉冲被噪声压过，接收足够的脉冲以重组(除了噪声以外，参考点都已经被接收的)时间仍是可能的。 

在多数情况中，单一频率的脉冲是合适的并且是优选的，因为它不那么复杂，但是包括子脉冲的脉冲可能在噪声环境中是优选的。 

用于脉冲的波形应该是准确的并且是可重现的。适当的波形能够由商业可得的声卡或D/A系统产生。一个合适的商构产品是英国曼彻斯特大学(University of Manchester，U.K.)的信号向导(Signal Wizard)。 

脉冲能够跨越一定距离被接收而没有过度失真或噪声，要基于管道内的环境。例如，当接收器靠近泵站时，来自泵站的噪声易于压过信号。同样，管道中的弯曲部分易于削弱信号。 

在实施例中，脉冲发生器安装在管道壁上的固定的并且已知的位置处，并且接收器置于可移动设备上，将多个脉冲发生器安装在不同的已知位置是有用的。随着携带接收器的可移动设备在管道中向下移动，可移动设备将相继地经过设置脉冲发生器的位置。如果来自其中一个的信号被管道结构或距离削弱，那么来自另一个的信号可能是可用的。脉冲 发生器例如能够沿管道放置在检验埠或消防栓，并且站的数量能够关于管道结构被选定。例如，优选地，在具有很多弯曲部或急转弯的管道中要设置比长直的管道更多的站。优选地，如果存在急转弯，那么应该将脉冲发生器设置在其各端的直的部分上。这些站应该优选地产生不同频率的脉冲，并且优选地，在时间上脉冲彼此间隔，该间隔远大于脉冲长度，因此脉冲不会重叠。 

构成管道的材料以及脉冲发生器如何附接都会影响脉冲的接收。例如，脉冲在由球墨铸铁制成的管道中被可靠地接收前所经过的距离比脉冲在塑料管道中被可靠地接收前所经过的距离更长。相比较于由附接至消防栓或消防栓促动器或其它管道附件(所述附件与管道声音或震波接触)的脉冲发生器产生的脉冲，由直接附接至管道的脉冲发生器产生的脉冲能够在更远的距离处被接收。相比较于直径更小的管道，在直径更大的管道中(例如直径为1-2米)，脉冲能够在更远的距离被探测到。管道中的液体和气体、管道是否完全被液体填充也会影响脉冲能够被探测到之前所经过的距离。 

在一个优选的实施例中，接收器置于可移动检验设备上，并且具有很多带有脉冲发生器的站，它们放置在管道上容易到达的位置，例如消防栓或检验埠。如果可能，优选地，当检验球墨铸铁的管道时，它们彼此之间的间隔不大于大约200-300米，当检验塑料管道时，它们彼此之间的间隔不大于大约200米。在该实施例中，优选地，在接收器沿管道行进的任意时刻，接收器处于至少两个脉冲发生器的良好的接收范围内，因此，对于沿管道的每个定位能够获得至少两个结果。如果需要，随着设备穿过管道移动，设备经过的脉冲发生器站能够被拆卸以及重装在移动设备下游的其它可到达位置。 

如之前所述的，在实施例中，脉冲发生器以及接收器中的一个置于设备上，并且另一个与管道声音或震波接触地安装，分别配备有用于准确测量时间的构件。如果脉冲发生器或接收器处于接收GPS信号的位置，其用于准确测量时间的构件可以是至GPS卫星系统的连接设备。在本发明中，术语“GPS信号”是指来自全球定位系统卫星系统的时间信号。本领域技术人员可知，任意其它高精度远程地产生的时间信号能够替代GPS信号使用，并且本发明中的时间测量构件能够包括此类信号。如果没有可访问的GPS或类似的系统用于时间信号的远程提供，那么使用时钟。应选择高精度并且低偏差的时钟，以获得准确数据。例如，优选地，任意所用时钟应测量时间，精度在每小时至少+/-1毫秒，在大约10个脉冲的时间段内的偏差不超过50微秒。考虑到实际因素例如成本、大小以及能耗，更精确的并且无偏差的时钟是更好的。可使用商业可得的计时芯片，并且本领域技术人员能够选择合适的芯片。 

通常，检验设备将不处于GPS通信，如果该检验设备是无线的并且穿过地下管道，那么它可设有时钟。当然，替代地，如果特定管道为能够可靠地接收GPS时间信号的一种管道，那么该检验设备也可设有GPS接收器。如果有线检验设备的栓绳将其连接至地面上的天线，那么有线检验设备能够使用GPS时间信号。 

在实施例中，脉冲发生器和接收器都安装在设备上，由于脉冲发生器和接收器能够共享时间测量设备，所以就仅需要一个时间测量构件。通常，将使用时钟，因为当检验设备穿过埋入管道时，检验设备通常不处于GPS通信中。 

通常，所有定位在管道上的脉冲发生器或接收器将处于GPS通信的位置，因此它们的时间测量构件可以全部是GPS信号，所述GPS信号自动地彼此同步。置于设备上的脉冲发生器和接收器通常将共享相同的时钟，因此不需要同步。如果脉冲发生器和接收器中的一个置于管道上，并且另一个置于设备上，优选地(尽管不是必需的)同步它们的时间测量构件。如果置于管道上的站和置于设备上的站都采用时钟，那么它们优选地彼此同步，如果一个采用时钟并且另一个采用GPS信号，那么时钟优选地同步于GPS时间信号。但是，假如在执行管检验期间只有很小的时钟偏差或没有时钟偏差，那么就不需要执行同步。如果执行同步，可以在管检验之前或之后执行同步，并且检验得到的数据能够在检验之后被更正以反映所述同步。 

在检验设备已经穿过被检查管道段之后，就被收回并且接收的脉冲 的记录被检查。对于每个被检查的脉冲，在针对该脉冲的参考点被设备接收时，设备的位置被记录或计算。针对该脉冲的参考点由脉冲发生器发出的时间也被记录。 

已经发现，脉冲从脉冲发生器行进到接收器所用的时间，随可移动设备接收(或发送)该脉冲时，可移动设备所位于的管道壁的状态而变。 

随后可实现多个不同的分析。其中一个，脉冲从其由脉冲发生器发出到将其接收的位置的行进时间随后由简单的减法获得。该信息提供了脉冲行进的距离以及行进这段距离所用的时间。通过该信息，脉冲的速度(距离除以时间)被确定。通过对大量位置信息进行该运算，能够确定脉冲的平均速度。已经发现，随着设备穿过管道，当设备处于管道中的某些位置时，声音脉冲的速度仅在平均值的基础上稍微变化，但是在其它位置，声音脉冲的速度大体上大于或小于平均值，有时差值占50％。某些位置的偏移(远离平均值的移动)是在增速方向，并且在其它位置的偏移是在减速方向。已经发现，基于平均速度的此类变化(正的或负的)，表示当脉冲由设备接收时(如果设备具有接收器或既具有接收器又具有脉冲发生器)、或当脉冲由设备发送时(如果设备具有脉冲发生器并且接收器置于管道上)，设备所在位置附近的管道的壁的局部状态。不同于平均值的局部状态通常表示管道壁的强度或厚度的损伤。因此，对一系列脉冲的接收的记录的检查给出了沿管道的壁可能受损(例如变薄或损坏)的区域的记录。并且，基于平均值的变化的程度(依据基于平均值的百分数)通常能够给出损伤的严重程度的粗略估计。 

考虑到设备在管道中的运动速度，脉冲能够以足够的间距产生以非常精确地定位变薄或老化的区域。实际上，在测试情况中，沿管道长度找出变薄或老化的位置的精度为+/-1米。为了获得更高的精确度，在接收器接收的信号应该以高速率采样，并且存储来自此类采样的数据，使得每个脉冲的始端(或其它选定的参考点)能够被精确地确定。例如，优选地，使用采样率为每秒40000个采样。如果需要，能够使用更高的采样率例如每秒96000个采样。显然，与接收器关联的数据存储器必须足够存储在可移动设备检验管期间的所有预期的选定速率的采样。 

在另一类分析中，不需要计算平均速度。已经发现，当可移动设备移动经过管壁变薄或损坏的位置时，脉冲速度突然变化。因此，通过分析所述数据能够获得非常有用的信息，以确定当设备经过不同的位置时速度随时间的变化率。 

高采样率允许速度随时间的非常小的变化、以及对速度基于平均值的小的改变的检测。在实施例中，脉冲发生器和接收器都置于可移动设备上，它们之间的距离是固定的。因此，脉冲从发生器行进至接收器所用的时间的变化应归于脉冲穿过流体的速度的变化。由于脉冲是以非常高(通常为每秒40000个采样或更大)的速率采样的，所以速度的非常小的变化能够被发现。 

在脉冲发生器和接收器中的一个置于可移动设备上、并且另一个置于管道上的情况中，如果想要使用采样率确定脉冲速度或脉冲速度的变化率，就必须考虑并校正可移动设备在管道中的速度的任何变化。 

对附图中实施例的详细说明

图1示出具有用作检验设备的无线类球型设备的实施例。在图1中，10表示具有壁11的例如球墨铸铁的管道。该管道埋在地平面1以下。该管道填充有压力大约为65磅/平方英寸(psig)、沿方向16流动、速度大约在0.3千米/小时(km/hour)的水12。该管道直径例如0.3米，但是本发明可用于比这个更小以及更大直径的管道，还可用于以环境压力的管道以及仅部分地填充液体的管道。本发明还能够用于包含气体的管道(例如加压的天然气管道)。 

三个消防栓通常标记为13、14以及15，它们提供了至管道11的进入口。消防栓13和15的上部未示出，但是它们的外壳已经被拆除，并且安装有临时阀门以允许本发明中的可移动设备的进入和排出。该过程以已知方式完成。消防栓14处于其正常状态。消防栓14具有外壳25、阀门26以及阀门促动器27，所述阀门促动器27为消防栓的顶部延伸出的金属杆。锯齿形线17表示绘制的中断，其表示管道示出部分之间的很长的距离(例如大约100米)。 

管道在31处外部凹进，并且在32处腐蚀变薄。这些状态对于管道操作者是未知的。 

脉冲发生器站大体示出为100，并且与消防栓13关联。站100包括附接至管道10的壁11的脉冲发生器101。脉冲发生器101通过缆线102连接至计算机104。脉冲发生器产生每组四个子脉冲构成一系列的、频率在500-900Hz范围内的脉冲。例如，子脉冲可以是500Hz、800Hz、650Hz以及900Hz。每个子脉冲产生为5毫秒，因此所述脉冲的总长度为20毫秒。计算机104利用天线105接收来自GPS卫星系统(未示出)的时间信号。计算机104编程以促使脉冲发生器101每2秒产生一个脉冲(包括上述四个子脉冲)。所述脉冲的开始时间在+/-50毫秒之内可重复。计算机104具有关联的数据存储器103以记录每个脉冲以及产生每个脉冲的时间。 

第二可选的脉冲发生器站200与消防栓14关联。在该站，脉冲发生器201并不附接至管道壁，而是仅仅附接至用于金属阀门26的金属促动器杆27，金属阀门26控制消防栓15处水的流出。计算机204利用天线205接收来自GPS卫星系统的时间信号。计算机204编程以促使脉冲发生器201每2.00秒产生1000Hz、20毫秒的单个脉冲，其中每个此类脉冲在脉冲发生器101待产生的脉冲之后1秒产生。因此，脉冲发生器101能够设置为在每分钟开始之后的1、3、5等秒处产生脉冲，并且脉冲发生器201能够设置为在每分钟开始之后的2、4、6等秒处产生脉冲。计算机204也包括数据存储器203，所述数据存储器203存储每个脉冲的记录以及每个脉冲产生的时间。 

通常，当被检验管道长度大于几百米或具有弯曲部时，使用脉冲发生器站200(以及可能的类似的额外的脉冲发生器站)。 

管道中，保尔森(Paulson)公开的申请WO2006/081671A1的类球型检验设备301沿壁11的底部滚动，由穿过管道流动的水推动。如保尔森(Paulson)公开的申请WO2006/081671A1所述，该设备通过消防栓13被引入管道10。该设备包括接收器302。 

接收器302接收范围在200-1200Hz的低频率声音并将其记录在检验 设备301中的数据存储器303。适当地，数据存储器303为可拆除SD存储卡。检验设备301还包括距离测量设备304，所述距离测量设备304记录检验设备301沿管道行进的距离，并在数据存储器303中实时记录行进的距离。适当地，距离测量设备为保尔森(Paulson)公开的申请WO2006/081671A1所公开的一组正交设置的三个加速仪，其计算类球型检验设备在沿管道底部滚动时的旋转数量。检验设备还包括时钟305，其连续地在数据存储器303中记录时间轨迹，检验设备还包括电源306，所述电源306为元件302、303、304以及305供电。检验设备301沿管道的底部滚动直至其到达预定位置(在此该设备将被取回)。在图1中，所述预定位置是消防栓15。取回设备(示意性标记为20)准备取回检验设备。适当的取回设备如保尔森(Paulson)公开的申请WO2006/081671A1所述。 

一旦检验设备301已经从管道中取回，将数据存储器303中的数据从其中提取，并且针对每个位置计算声音的平均速度，在所述每个位置脉冲由接收器302接收。便利地，在图表上显示数据便于理解。 

此类图表在图2中示出。在图表中，声音在图1中的管道中的水12中的平均速度由线1000示出，作为该图表的横轴线(水平基准线)。在普通的供水管道中，对于由球墨铸铁制成的管道，该平均值大约为1350米/秒，并且对于由塑料制成的管道，该平均值大约为675米/秒。该线之上或之下的垂直距离作为平均值的百分数表示管道中声音的平均速度的变化。沿图表的水平距离表示该设备已经从消防栓13行进的距离。对于接收脉冲的接收器的多个定位，以平均速度的百分数的方式表示，线1001表示来自脉冲发生器101的声音的观测速度的标绘图，并且线1002表示来自脉冲发生器201的声音的观测速度。方便起见，水平标度对应于图1中的距离。在检验设备穿越消防栓13和15之间的整个距离，已经在消防栓15处被收回并且将其数据提取以后，该图表利用从数据存储器303提取的数据作出。 

在多数位置，线1001和1002非常接近于平均值。但是，在靠近31和32的位置处，就存在偏离平均值很大的偏差(这里称作“偏移”)，大 约大于平均值10％。例如，线1001上标绘的声音的观测速度在1003处通过减速偏离平均值，并在1004处通过加速偏离平均值。同样地，线1002上标绘的声音的观测速度在1005处通过减速偏离平均值，并在1006处通过加速偏离平均值。 

当观测速度明显小于或大于平均值时(如1003、1004、1005及1006)，可移动设备所在位置指示管道的可能存在损伤的部分。进一步检测或发掘应该在这些位置展开。当对比图1和图2时，发现1003和1005处的偏移关联于图1中32处的变薄部，并且1004和1006处的偏移关联于31处的凹痕区域。 

不需要计算平均速度、或如图2所示以偏离平均速度的方式显示结果。取而代之，可以计算每个位置的速度对于最接近前一位置处(测量值可用，通常为0.5-1米的距离)的速度的变化率。速度的变化率/位置的列表或标绘图还示出相同的偏移，并且可优选地作为显示数据的方法。 

图3示出另一个实施例。在图3中，与图1相同的附图标记用于表示相同的元件。这些元件不再进一步描述。 

在图3中，可移动检验设备为附接至栓绳352的有线检验设备351。可移动检验设备由防坠器360调配，促使可移动检验设备以流体流动方向16移动，直至栓绳352的限度。栓绳352穿过合适的液密配件361，所述液密配件361暂时附接至消防栓13，然后从消防栓13穿出至鼓状物353。检验设备351的位置通过缠绕或退绕栓绳来控制，并且检验设备351的位置通过记录鼓状物353的数量或转数确定(例如通过读取计量器354，该过程可以电子实现，其结果存储在数据存储器303中)，通过该值计算缆线已经拉出以及从鼓状物延伸的缆线抽出至管道的米数(长度)。在所示结构中，栓绳包括合适的缆线355以将接收器连接至数据存储器303，所述数据存储器303位于管道之外。同样地，不设有时钟。取而代之，设有天线357以及相关联的电子器件以获得GPS时间信号，以及将其连续地记录在数据存储器303中。所示实施例具有数据存储器303，所述数据存储器303能够被拆除并且放至远程计算机304用于收集的数据的处理。替代地，如果需要，计算机能够直接地连接至数据存储 器，或数据存储器可以是图1的实施例中示出的计算机的一部分。 

在所示实施例中，电源306位于管道之外。用于接收器302的能量例如通过缆线356从电源306经过栓绳供应至接收器302。但是，在很多情况中，电源可以是更简单的并且更便宜的以提供单独的能量供应至接收器，可以是移动检验设备中的电池367。 

在图3所示实施例中，如消防栓14上200处所示只有一个脉冲发生器站设于管道上，但是如果需要可以采用多于一个。例如，脉冲发生器站可以设置在消防栓13上，或在任意其它位置(易于到达管道的位置)附接至管道。 

脉冲发生器还可以设置在栓绳上，如380所示，其间隔接收器302已知距离。替代地，第二接收器能被放置在380处。如果脉冲发生器放置在380处，其功能类似于图1中的脉冲发生器站100。替代地，如果接收器放置在380处，其功能类似于接收器302，并且其数据能够便利地采集在数据存储器303中。 

以与对待图1中实施例中采集的数据相同的方式处理存储在数据存储器303中的数据。如果380为接收器，来自接收器380的数据也被存储在数据存储器303中，并且以与来自接收器302的数据相似的方式使用。如果380为站，那么其脉冲的时间存储在数据存储器303中。 

图4示出另一个实施例。在图4中，与图1相同的附图标记用于表示相同的元件。这些元件不再进一步描述。 

在图4中，管道400为输油管道，其不具有消防栓。所述管道填充有油402。所述管道具有用于管道清管器的进入和移出的清管器站(未示出)。所述管道还具有检验埠，其中之一示作401。图1所示脉冲发生器站100布置在检验埠401处，其中脉冲发生器101附接至检验埠的外部。 

可移动检验设备为管道清管器450，其具有常规的密封件451，所述密封件451接触或靠近地接触管道的壁11，使得清管器能够由油料流推动前进。清管器包括接收器302、数据存储器303、时钟305、电池367以及用于它们的合适的缆线307。存储器303、以及时钟305功能与图1中实施例中的功能相同，除了由数据存储器303接收的关于传输距离的 数据来自距离测量设备，例如里程计454，以及操作它们的能量来自电池367。清管器优选地采用轮子452以帮助穿过管道尽可能安静地移动清管器。可选地，这些轮子可被驱动，使得清管器能够独立于流体流移动。发动机453以虚线形式示出为轮子供电。便利地，发动机能够由电池367驱动。必需的缆线连接未示出，以简化附图。如果清管器被驱动，它就不需要密封件451。 

如果需要，清管器能够携载脉冲发生器站500。其包括脉冲发生器501，所述脉冲发生器501以时钟305计时的间隔发出脉冲，并且所述脉冲发生器501由电源306驱动，所述电源306需具有足够的能量以为该脉冲发生器以及其它部件供能。缆线507连接具有时钟305、数据存储器303以及电源306的脉冲发生器。脉冲发生器501应该间隔于接收器302至少一个管道直径，并且考虑到由管道上的清管器站的尺寸强加的管道长度的约束，优选地，使脉冲发生器501尽可能远地距离接收器302。 

如关于图1中脉冲发生器201所描述的，脉冲发生器501以不同于脉冲发生器101的那些频率发出脉冲，使得来自脉冲发生器101和501的脉冲能够彼此相互区别。所述脉冲记录在数据存储器303中，正如来自脉冲发生器101和201的脉冲记录在图1中的实施例中。时钟305的时间轨迹也被存储在数据存储器303中。存储在数据存储器303中的数据以与图1中实施例中采集的数据相同的方式进行处理。 

如果需要，脉冲发生器站100和脉冲发生器101能够被省略，并且脉冲发生器501可以仅是现有的脉冲发生器。 

在另一个替代实施例中，当清管器站结构允许，可用地，清管器450具有吊杆480，带有脉冲发生器501A的脉冲发生器站500A安装在其上。吊杆480携载缆线507A，所述缆线507A将脉冲发生器与时钟305、数据存储器303、以及电源306连接。当脉冲发生器站500A及其相关联的脉冲发生器501A是存在的，站500和脉冲发生器501被省略。吊杆480、站500A、脉冲发生器501A以及缆线407A以虚线示出在图4中，以表示它们是可选变化。吊杆的额外的长度允许脉冲发生器501A距离接收器302能够比脉冲发生器501更远。 

如果接收器302和脉冲发生器501或501A是存在的，那么如果需要，数据存储器303能够关联于计算机304，所述计算机304直接处理接收的数据。在站501或501A与接收器302之间经过的脉冲的速度易于计算(因为它们之间的距离是固定的)，并且确定速度唯一需要的数据是脉冲从脉冲发生器到接收器所用的时间。 

在图4中的另一个替代实施例中，没有设置脉冲发生器501或501A或吊杆480，而是在清管器上设有第二接收器502。接收器502接收来自脉冲发生器101的脉冲，并发出关于其接收的脉冲的数据，以通过缆线507在数据存储器303中形成轨迹。接收器302与502之间的距离是已知的，它们都处于同一清管器上的固定位置。来自接收器502的数据轨迹的分析提供了对于在接收器302采集的数据的检查，因此更加确定已经发现的壁损伤的位置。 

图5示出示例3的结果，并且将通过以下示例的内容进行描述。 

示例 

示例1 

为了准备检验管道，已经获得管道长度。其中包括内径为300毫米的球墨铸铁管道的两个新的、未损伤的20英尺(6.09米)段、以及内径为300毫米标称壁厚为0.45英寸(11.43毫米)的球墨铸铁管道的两个20英尺(6.09米)段(在城市供水系统中，已经通过管道替换操作而被补救)、以及内径为300毫米并且标称壁厚为0.406英寸(10.31毫米)的PVC管道的20英尺(6.09米)段。 

两个损伤的管道长度被视觉上地以及超声地检查。它们最初的标称壁厚未知。已经发现它们存在凹陷和腐蚀的地方。对应每个管道长度绘制网格，并且通过测量所述区域以及每个视觉可感知的损伤区域的深度，所有的损伤被拍摄并且定量。 

检验管道由上述管道段组成。组装的次序为两段新的管道段、一段损伤段、塑料段然后是第二损伤段。在检验管道的两端设置90°球墨铸铁弯曲部，转动以使得开口端朝上。邻接段利用合适的液密连接件连结。 这就允许当管道基本水平时，水保留在检验管道内。 

检验管道安装在木制检验支架上。两个弯曲部之间的部分基本水平，并具有下述变化。所述管道填充有来自卡尔加里(Calgary)、埃尔伯塔(Alberta)的城市供水系统的自来水，直至在弯曲部中的水高出一部分。全技术有限公司(Pure Technologies Ltd.)制造的脉冲发生器通过捆扎就位附接至一个弯曲部之外。当操作者促动该脉冲发生器时，该脉冲发生器产生2毫秒、频率为400Hz的声能脉冲，每2.0秒重复一次，共重复10次。所述脉冲发生器连接至计算机(用作数据存储器并且也存储GPS时间信号)。因此，每个脉冲发送的精确时间能够通过检查存储在计算机上的数据来确定。 

型号为VHLF(由VEMCO部门AMIRIX系统公司制造)的水听器放置在可沿管道底部移动的铝制轮推车上。该推车机械地从水听器上分离。水听器由适合的缆线连接至计算机，使得来自水听器的数据也存储在计算机上。计算机每秒96000次采样水听器输出。因此，能够通过检查计算机数据存储器中的来自脉冲发生器、水听器的数据、以及GPS信号，精确地确定脉冲发生器发送脉冲的时间，以及水听器处接收该脉冲的时间。 

带有水听器的推车由细绳穿过基本水平的检验管道拉动。所述推车在管道中的位置通过记录从管道拉动细绳的长度来确定。这就能够计算从脉冲发生器到水听器的距离。 

脉冲从脉冲发生器发送至水听器，水听器距离脉冲发生器多个已知距离。对于每个位置处的水听器，发送十个脉冲。发送时间以及每个脉冲的时长被记录。通过该信息，每个脉冲的行进时间被计算。对于每个位置，来自10个脉冲的数据被记录，并且行进时间取平均。几乎对于所有位置，行进时间的变化不会超过+/-25微秒。根据平均行进时间以及该位置与脉冲发生器之间的距离，当水听器位于该位置时的行进速度被确定。 

在每次检验执行期间，针对所有位置计算的速度被取平均以给出检验管道中声音的平均速度。 

当所述五段管道都是水平时，就会在所述段中的某些部分产生气穴。气穴的存在由水下照相机证实。在存在此类气穴的情况中执行检验，并且在管道由水平倾斜2-3°的情况中执行进一步检验，这就允许空气逸出以使得管道填充满水。 

起初，当水听器处于新的球墨铸铁管道段中的多个位置时，获得异常结果，所述异常结果指示声音速度不同于平均值。这是未预料到的，因此该装置被拆卸，并且这两个新的铁管段被超声地检查。已经发现，在不同于平均值的结果的位置偏离了标称壁厚。在一个位置，所述新的铁管具有0.361英寸(9.17毫米)的壁厚，并且在另一个位置，所述新的铁管具有0.558英寸(14.17毫米)的壁厚。因此，正如已经做出的用于损伤段的网格，示出未损伤管段的壁厚的网格被准备好。 

已经发现，当脉冲发生器附接至管道时，脉冲发生器与水听器之间的脉冲的速度可靠地预测了当收到信号时水听器所处位置的管道是否损伤或不同于平均壁厚。 

还发现，气穴的存在会使速度发生很大变化。这是预料到的，因为声音的速度依赖于声音穿过其中行进的介质。在检验设备中，所述结果可能已经被误读为由于壁厚变化产生的速度的变化，由于来自水下照相机的图像，还未知道气穴的存在。在流动的水的区域操作，由于关联于气穴的独特噪声，气穴引起的速度的变化能够被容易地辨别。 

当水听器处于塑料管道中时，相比较于未损伤金属管道中的大约1300米/秒的平均速度，速度降至遍及管段的大约500米/秒的平均速度。并且，当水听器位于金属管道中时(该金属管道与脉冲发生器之间的管道支线中带有塑料管道)，记录的速度小于另外已经预测到的速度。这说明本发明中的方法能够定位材料不同于管道的其余部分的管段。此类信息对于实际管道具有实用价值，因为此类信息能够显示已经发生的未公开的管段的替换。 

示例2 

在一系列的进一步的检验执行期间，将脉冲发生器从弯曲部移除， 而是放置在推车上，距离水听器1.00米的间距，并且通过适合的缆线连接至计算机。这就固定了水听器与脉冲发生器之间的已知距离1.00米，而不考虑水听器在检验管道中的位置。 

在水听器和脉冲发生器都安装在轮式推车上的情况下执行的检验给出类似于脉冲发生器捆扎至弯曲部的情况所得到的那些结果。 

示例3 

为了检验目的，获得了对加拿大(Canada)卡尔加里(Calgary)市的城市供水输送管道的评估。所述管道为城市正常的基础设施升级的一部分中的待拆除和替换的一段管道。这是一段用了30年的内径为300毫米的聚袋装(poly-bagged)球墨铸铁管道。管道的状态是未知的。管道仍填充有水，并且连接至正常的城市供水系统(正常城市供水压力为60磅/平方英寸(psig)，即4.137巴(bar))。 

脉冲发生器设置为每三秒发出长度为20毫秒频率为500Hz的脉冲。所述脉冲发生器附接至阀门促动器，所述阀门促动器连接至管道。根据本发明，该脉冲发生器连接有GPS时间信号和数据存储器以形成站。 

保尔森(Paulson)公开的申请WO2006/081671A中描述类型的球形探测器单元配备有加速仪、已经与GPS时间信号同步的数据存储器和精确时钟，所述加速仪能够接收由脉冲发生器发出的频率。加速仪每秒40000次采样，并且将采样本存储在板上数据存储器中。 

通过打开被检验管道段的远处的另一个消防栓，将流动引入所述管道。 

球形探测单元被穿过消防栓插入管道，并且由管道中的水流推动至打开的消防栓356米远处，在此通过利用打开的消防栓的涌出流将球冲出管道以将其收回。所述球在两个消防栓之间的行进包括穿过作为基础设施升级的一部分的待发掘并拆除的管道的100米的段。脉冲发生器附接在管道的该100米段的始端之前的30米处。由脉冲发生器发送的脉冲由球形探测单元上的加速仪接收。每个脉冲被接收时的所述球的位置通过计算球转数确定，如保尔森(Paulson)公开的申请WO2006/081671A中所述。加速仪数据以及来自球中时钟的时间数据被作为单独的轨迹存储在相同的数据存储器中，作为用于计算球位置的数据。所述球穿过管道移动，速度大约为0.5米/秒(m/sec)，使得大约每行进1.5米接收一个脉冲。在球被收回之后，针对所述球接收脉冲的每个位置，计算声音从脉冲发生器行进至所述球的位置的速度。遍及整个356米段的平均速度也被计算。 

该结果由图5中线3000示出，其示出每个位置的在该位置测量的速度与平均速度的百分数差值。水平标度为距脉冲发生器的距离(以米为单位)，并且左边标度以百分数示出自平均值的偏差。 

在计算自平均值的偏差时，假设球的速度保持恒定，并且脉冲从脉冲发生器行进至接收器所用的时间的所有变化源于声音的视速度(apparent velocity)的变化。 

随后，作为城市基础设施升级的一部分，100米管道从城市供水系统断开连接，发掘并用新的管道替换。当每个管段被发掘，对每个管段拍摄并检查。所有的外部损伤被记录，并且以平方厘米为单位表示每米管段的损伤面积。 

所述数据由图5中的线3500表示，采用与线3000相同的水平标度。垂直标度在右边，并且以平方厘米为单位表示在该位置的每米管段的损伤面积。 

应该注意到，线3500示出没有明显的损伤，线3000非常接近于遍及整个检验过程的声音的平均速度。例如，可见线3000上的位置3001以及线3050上的位置3501。线3000上的正偏移3002紧密地对应于标记为3502的损伤。负偏移3003几乎精确地对应于损伤3503。同样，负偏移3004(超出图表底部标度)对应于损伤3504。 

对应于损伤3504的始端的正偏移，但是很快变化至负偏移3004。并不知道为什么某些偏移为正的，并且某些偏移为负的。 

非常少量的可见损伤(标记为3510和3511)并不对应于任何偏移。 

偏移3040并不对应于观测到的损伤。但是，管道内部的任何损伤或腐蚀并未被编目，并且该偏移可对应于管道的从外部不可见的损伤或弱化。 

该检验的结果表示：所述自平均速度的偏移(或者正的或者负的)用于表示在发生偏移的时刻，可移动检验设备正穿过管道中的管部已经损伤的位置。 

可以理解，本发明已经参照特定实施例进行描述，并且其它实施例对于本领域技术人员来说将是明显的。本发明的整个范围因此并不由特定实施例来限定，而是所附权利要求构造为给出本发明要求的整个保护范围。 

Claims (29)

1.一种用于确定管道的壁中损伤的位置的方法，所述管道包含流体，所述方法包括：

使可移动设备穿过所述管道移动，可移动设备与流体接触，

在脉冲发生器产生一系列声音或震波脉冲，

在接收器接收所述声音或震波脉冲，

所述脉冲发生器和接收器中的至少一个位于所述可移动设备上，以及

当所述设备处于沿所述管道的多个位置中的每个位置时，确定所述脉冲发生器与所述接收器之间的所述脉冲的行进速度、或者确定当所述设备经过每个所述位置时，所述速度的变化率，

所述脉冲由多个波组成，所述波具有以下至少一个：

(i)范围在20Hz至2000Hz的频率，或

(ii)是实施所述方法的管道的直径的1.5至75倍的波长。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述震波或声音脉冲在脉冲发生器处产生，所述脉冲发生器关于所述管道壁处于固定位置，并且所述震波或声音脉冲在所述可移动设备上的接收器处被接收。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述震波或声音脉冲由脉冲发生器产生，所述脉冲发生器附接至所述管道壁。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述震波或声音脉冲由脉冲发生器产生，所述脉冲发生器附接至与所述管道震波或声音接触的结构。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述震波或声音脉冲由脉冲发生器产生，所述脉冲发生器安装在所述可移动设备上，并且所述震波或声音脉冲在接收器处被接收，所述接收器安装在所述可移动设备上。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述脉冲发生器与所述接收器相间隔至少一个管道直径的距离。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述震波或声音脉冲由脉冲发生器产生，所述脉冲发生器处于所述可移动设备上，并且所述震波或声音脉冲由接收器接收，所述接收器安装在管道的壁上。

8.根据权利要求1-7中的任一项所述的方法，其特征在于，所述震波或声音脉冲以1秒至10秒的重复率产生。

9.根据权利要求1-7中的任一项所述的方法，其特征在于，所述震波或声音脉冲中的每一个持续2至50毫秒的时间段。

10.根据权利要求1-7中的任一项所述的方法，其特征在于，所述震波或声音脉冲中的每一个持续10至30毫秒的时间段。

11.根据权利要求1-7中的任一项所述的方法，其特征在于，所述脉冲为声音脉冲。

12.根据权利要求1-7中的任一项所述的方法，其特征在于，所述脉冲由多个频率为20Hz至2000Hz的波组成。

13.根据权利要求1-7中的任一项所述的方法，其特征在于，所述脉冲由多个频率为20Hz至500Hz的波组成。

14.根据权利要求1-7中的任一项所述的方法，其特征在于，所述脉冲由多个波长为实施所述方法的管道的直径的1.5至75倍的波组成。

15.根据权利要求1-7中的任一项所述的方法，其特征在于，所述脉冲由多个波长为实施所述方法的管道的直径的5至15倍的波组成。

16.根据权利要求1-7中的任一项所述的方法，其特征在于，所述脉冲的至少一部分由子脉冲组成。

17.根据权利要求1-7中的任一项所述的方法，其特征在于，所述流体为液体。

18.根据权利要求1-7中的任一项所述的方法，其特征在于，所述流体为气体。

19.根据权利要求1-7中的任一项所述的方法，其特征在于，所述流体为液体，所述液体之上具有气体。

20.根据权利要求1-7中的任一项所述的方法，其特征在于，所述流体为水，并且所述管道基本由水填充。

21.根据权利要求1-7中的任一项所述的方法，其特征在于，所述流体为废水，并且所述管道基本由废水填充。

22.根据权利要求1-7中的任一项所述的方法，其特征在于，所述流体为油，并且所述管道基本由油填充。

23.根据权利要求1-7中的任一项所述的方法，其特征在于，所述管道包含水，并且在所述管道中的水之上具有空气。

24.根据权利要求1-7中的任一项所述的方法，其特征在于，所述管道包含废水，并且在所述管道中的废水之上具有空气。

25.根据权利要求1-7中的任一项所述的方法，其特征在于，所述可移动设备是有线的，并且通过减少或增加其栓绳的长度使其在所述管道内移动。

26.根据权利要求1-7中的任一项所述的方法，其特征在于，所述可移动设备为管道清管器。

27.根据权利要求1-4和7中的任一项所述的方法，其特征在于，所述可移动设备为无线球，所述无线球沿所述管道的底部滚动。

28.根据权利要求1-7中的任一项所述的方法，其特征在于，针对每一个所述位置，确定所述脉冲在所述脉冲发生器与所述接收器之间的行进的速度。

29.根据权利要求1-7中的任一项所述的方法，其特征在于，在所述设备经过每个所述位置时，确定所述脉冲在所述脉冲发生器与所述接收器之间的行进的速度的变化率。