CN217653696U - 一种用于管道声信号测量的低噪型声波传感装置 - Google Patents

Abstract

一种用于管道声信号测量的低噪型声波传感装置，属于供热管网安全运行检测技术领域。该装置包括真空隔音罩、外接底座、传感器壳体以及设置在该壳体内的传感部件和信号放大器；真空隔音罩设置在传感器壳体外部，外接底座位于真空隔音罩的下部。传感部件包括下电极片、上电极片、压电组件和质量块；真空隔音罩的真空腔内设有至少一层隔音材料层；外接底座采用可拆卸更换的连接结构。本实用新型能有效屏蔽外界背景噪音对声信号的干扰，从而提高了检测信号的准确性；同时外接底座可拆卸更换，结构型式多样，适合不同管径的测量，使信号采集更稳定可靠。

Description

一种用于管道声信号测量的低噪型声波传感装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于管道声信号测量的声波传感装置，属于供热管网安全运行检测技术领域。

背景技术

目前声波传感器广泛应用于航空航天、石油化工、生物医学和海洋探测等领域，常用的声波传感器主要有加速度传感器与声压传感器，不同的应用领域对声波传感器的灵敏度、频率响应平坦度、自噪声要求也不尽相同。

现有技术中，由于管道腐蚀和老化等原因而发生泄漏的问题时有发生，造成能源和水资源浪费及环境污染；目前声波传感器已被应用于监测管道中的声信号来确定管道的安全运行状态，指导排查安全隐患；但常规声波传感器在检测应用过程中，由于受周围车辆行驶和机械作业等复杂环境噪音影响，对声波传感器信号采集产生干扰，且声波传感器与管道接触面为线接触，也会影响声信号的检测精度和稳定性。

发明内容

本实用新型的目的是针对在复杂噪声环境下供热管道和油气管道的安全检测中存在的声信号采集精度差，以及传感器与管壁接触面少，现场携带和安装不便等问题，提供一种用于管道声信号测量的低噪型声波传感装置。

本实用新型的技术方案如下：

一种用于管道声信号测量的低噪型声波传感装置，该传感装置包括传感器壳体以及设置在该壳体内的传感部件和信号放大器；传感部件包括下电极片、上电极片、压电组件和质量块；传感部件通过信号线与信号放大器连接，其特征在于：在传感器壳体的外部设有真空隔音罩，在真空隔音罩的下部设有外接底座；真空隔音罩的真空腔内设有至少一层隔音材料层；外接底座采用可拆卸更换的连接结构。

进一步地，所述隔音材料层为多孔材料构成的隔音层。所述隔音材料层为多层，多层隔音材料层采用由不同吸声音频材料构成的叠层结构。优选的，每层隔音材料层的厚度为2-3毫米。

进一步地，所述的传感部件安装在带有基座的螺栓柱上，其顺序从下至上为下电极片、压电组件、上电极片和质量块；在质量块的上面设置内紧螺母；螺栓柱的下端穿过真空隔音罩与外接底座相连接。

进一步地，所述外接底座的内侧表面设有与管道外表面相接触的曲面。所述的外接底座外侧表面涂有耐温绝缘材料层。

进一步地，所述压电组件至少由两片压电陶瓷元件构成，形成并联结构，上电极片和下电极片分别布置在并联结构的上下两侧。

本实用新型具有以下优点及有益效果：

在声波传感器外部装置具有真空隔音罩，且其内部设置隔音多孔材料层，能有效屏蔽外界背景噪音，抗噪性好，提高了检测信号精度；②声波传感装置下部的外接底座可拆卸更换，结构型式多样，安装使用便捷，外壁涂有耐高温绝缘材料，且采用面接触采集管壁声振动信号，使信号采集更安全可靠。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种用于管道声信号测量的低噪型声波传感装置实施例的结构原理示意图。

图中：1-真空隔音罩；2-传感器内基座；3-传感器壳体；4a-下电极片；4b-上电极片；5-压电组件； 6-质量块；7-内紧螺母；8-信号线；9-信号放大器；10-信号引出线；11-外紧螺母；12-外接底座。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的结构、原理和具体实施方式进行详细说明。

图1为本实用新型提供的一种用于管道声信号测量的低噪型声波传感装置实施例的结构原理示意图。该低噪型声波传感装置包括真空隔音罩1、传感器壳体3、下电极片4a、上电极片4b、压电组件5 、质量块6、信号放大器9和外接底座12；所述下电极片4a、上电极片4b、压电组件5和质量块6组成传感部件，该传感部件通过信号线8与信号放大器9连接;传感部件和信号放大器9设置在传感器壳体3的内部；真空隔音罩1设置在传感器壳体3的外部。在真空隔音罩1的下部设置外接底座12。所述的传感部件安装在带有传感器内基座2的螺栓柱上，其顺序从下至上为下电极片4a 、压电组件5、上电极片4b和质量块6；在质量块6的上面设置内紧螺母7；螺栓柱的下端穿过真空隔音罩1与外接底座12相连接。

真空隔音罩的真空腔内设有至少一层隔音材料层，所述隔音材料层为多孔材料构成的隔音层；多层隔音材料层可采用由不同吸声音频材料构成的叠层结构（本实施例中采用两种不同吸声音频材料构成的隔音层）；每层隔音材料层的厚度一般为2-3毫米。如采用低频至高频吸声效果较好的铝纤维多孔吸声材料、中频吸声效果好的开孔型吸声泡沫塑料、中高频吸声效果较好的微孔超细玻璃棉等；吸声材料可根据现场音频范围具体选择，使其实现更好的隔声降噪功能。

所述的外接底座12位于真空隔音罩1的下方；为了适应不同的测量对象，外接底座采用结构型式多样的可拆卸更换的连接结构，安装拆卸便捷；外接底座的内侧表面设有与管道外表面相接触的曲面13,以使采样信号稳定可靠。外接底座的材质可以是不锈钢或磁性材料，外接底座12外表面涂有耐温绝缘材料，例如耐温绝缘材料如有机硅树脂、防静电聚碳酸酯等，以防止检测管壁带电击穿声波传感器核心电子元件。

为了增强对外输出的电信号，所述压电组件5至少由两片压电陶瓷元件组成，多片压电陶瓷元件组成并联结构；上电极片4b和下电极片4a分别布置在并联结构的上下两侧。

传感器采用加速度声波传感器为宜。所述的质量块6一般采用镍质量块，通过质量块6和压电组件5的不同匹配来调控声信号的采集频率范围。

所述的信号放大器9位于传感器壳体3的上部出口，通过信号引出线10连接外部信号采集器；所述的外紧螺母11位于真空隔音罩1的上方出口，用于紧固信号引出线10的端口。所述的信号线8可采用专用低噪声、抗干扰电缆线，将采集的电信号稳定可靠的传输至信号放大器9。

本实用新型的工作过程如下：

所述的低噪型声波传感装置通过其下部外接底座12安装在检测管道外壁面，当供热管道或油气管道在运行过程发生泄漏时，管道泄漏振动产生的流体纵波轴向作用于管壁上，使管壁发生径向位移，并依次通过外接底座12和传感器内基座2传递到质量块6，导致质量块6振动产生相对于传感器内基座的位移，使压电组件5产生与振动加速度成正比的位移，通过质量块6和压电组件5的不同匹配来调控声信号的采集频率范围，再由电极片转化成电信号，随振动位移大小变化而产生变化的电信号，实现了声电转换；电极片将产生的电信号通过低噪电缆信号线稳定传输至信号放大器9，在信号放大器9中对电信号进行过滤、放大和调理，调理后的电信号通过信号引出线10传输给外部的数据采集系统。

Claims (8)

1.一种用于管道声信号测量的低噪型声波传感装置，该传感装置包括传感器壳体（3）以及设置在该壳体内的传感部件和信号放大器（9）；传感部件包括下电极片（4a)、上电极片（4b）、压电组件（5）和质量块（6）；传感部件通过信号线（8）与信号放大器（9）连接，其特征在于：在传感器壳体（3）的外部设有真空隔音罩（1），真空隔音罩的真空腔内设有至少一层隔音材料层，外接底座（12）采用可拆卸更换的连接结构。

2.如权利要求1所述的一种用于管道声信号测量的低噪型声波传感装置，其特征在于：多层隔音材料层采用由不同吸声音频材料构成的叠层结构。

3.如权利要求1所述的一种用于管道声信号测量的低噪型声波传感装置，其特征在于：所述隔音材料层为多孔材料构成的隔音层。

4.如权利要求1、2或3所述的一种用于管道声信号测量的低噪型声波传感装置，其特征在于：每层隔音材料层的厚度为2-3毫米。

5.如权利要求1所述的一种用于管道声信号测量的低噪型声波传感装置，其特征在于：所述的传感部件安装在带有传感器内基座（2）的螺栓柱上，其顺序从下至上为下电极片（4a）、压电组件（5）、上电极片（4b）和质量块（6）；在质量块（6）的上面设置内紧螺母（7）；螺栓柱的下端穿过真空隔音罩与外接底座（12）相连接。

6.如权利要求1所述的一种用于管道声信号测量的低噪型声波传感装置，其特征在于：所述外接底座（12）的内侧表面设有与管道外表面相接触的曲面（13）。

7.如权利要求1 所述的一种用于管道声信号测量的低噪型声波传感装置，其特征在于：所述的外接底座（12）外侧表面涂有耐温绝缘材料层。

8.如权利要求1所述的一种用于管道声信号测量的低噪型声波传感装置，其特征在于：所述压电组件（5）由至少两片压电陶瓷元件构成，且形成并联结构，上电极片(4b）和下电极片（4a)分别布置在并联结构的上下两侧。

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