The invention provides an experimental platform for oil pipeline leakage and diffusion based on photoacoustic tomography, which includes an experimental closed-loop pipeline system, a transparent plexiglass box group and a photoacoustic tomography system. The oil in the storage tank of the experimental closed-loop pipeline system flows through the globe valve, volume flowmeter, pressure gauge, the first ball valve and the first check valve in turn by pumping. Oil tank; Transparent plexiglass box group includes plexiglass box and leaking pipe section, which are connected by pipeline to oil storage tank, pumps, second ball valve and transparent plexiglass box in turn; Photoacoustic tomography system includes laser system, lens group and image acquisition system based on CCD camera. The invention can carry out leak and diffusion experiments of underground petroleum pollutants under various conditions, and the experimental platform is safe and stable. It is an effective tool for leak and diffusion experiments of underground petroleum pollutants in laboratories, and will provide important theoretical support for emergency rescue.
【技术实现步骤摘要】
基于光声层析成像法的输油管道泄漏扩散实验平台
本专利技术涉及输油管道泄漏检测
,特别是涉及一种基于光声层析成像法的输油管道泄漏扩散实验平台。
技术介绍
随着工业建设和管道运输行业的快速发展,人们对石油运输管道的安全运行日益重视。埋地管道是城市的重要基础设施之一,管道失效造成的挥发性有机物泄漏一方面会引起灾难性的环境污染;另一方面会造成经济损失和人员伤亡,对国民经济构成严重威胁。由于埋地管道泄漏常发生在地面以下,不易察觉,泄漏扩散迁移范围难以直观预测,因此如果能够通过实验的方法对地下石油类污染物泄漏扩散迁移进行研究,较为准确预测管道泄漏的污染范围和泄漏量可以为后期制定应急抢险方案提供理论支撑,是建立科学高效的应急管理平台的关键。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是:为了克服现有技术中的不足,本专利技术提供一种实验方法研究地下石油类污染物泄漏扩散的问题,基于光声层析成像法实现操作便捷、现象清晰的地下石油类污染物泄漏扩散实验平台。本专利技术解决其技术问题所要采用的技术方案是:一种基于光声层析成像法的输油管道泄漏扩散实验平台,包括用于模拟石油输送的实验闭合循环管路系统,用于模拟管道泄漏的透明有机玻璃箱组以及用于检测管道泄漏情况的光声层析成像系统,其中,所述光声层析成像系统包括半导体泵浦固态激光系统、第一透镜、透光板、第二透镜、第三透镜、部分吸收相位板、第四透镜、CCD相机、电脑、雷射激光系统、第一镜子、光学窗口和第五透镜,来自半导体泵浦固态激光系统的脉冲探针激光束通过第一透镜、透光板和第二透镜被准直并扩展成直径φ约35mm的光束,进入透明有机玻璃箱,所 ...
【技术保护点】
1.一种基于光声层析成像法的输油管道泄漏扩散实验平台,其特征在于:包括用于模拟石油输送的实验闭合循环管路系统,用于模拟管道泄漏的透明有机玻璃箱组以及用于检测管道泄漏情况的光声层析成像系统,其中,所述光声层析成像系统包括半导体泵浦固态激光系统、第一透镜、透光板、第二透镜、第三透镜、部分吸收相位板、第四透镜、CCD相机、电脑、雷射激光系统、第一镜子、光学窗口和第五透镜,其中,半导体泵浦固态激光系统、CCD相机和雷射激光系统均通过光路与透明有机玻璃箱组连接;来自半导体泵浦固态激光系统的脉冲探针激光束通过第一透镜、透光板和第二透镜被准直并扩展成直径φ的光束,进入透明有机玻璃箱,所述光束与第二透镜的视场大小相匹配;同时,雷射激光系统倍频输出用于光声激发的激光脉冲,该激光脉冲通过第一镜子、光学窗口和第五透镜射向透明有机玻璃箱底部,随后从第三透镜出来的激光脉冲由部分吸收相位板、第四透镜和窄带通滤波器组成的傅里叶平台转换为可测量的光强,经过转化的光束由CCD相机拍摄油相分布的快照,并发送至电脑进行图像数据处理,处理后得到污染物的饱和度分布图。
【技术特征摘要】
1.一种基于光声层析成像法的输油管道泄漏扩散实验平台,其特征在于:包括用于模拟石油输送的实验闭合循环管路系统,用于模拟管道泄漏的透明有机玻璃箱组以及用于检测管道泄漏情况的光声层析成像系统,其中,所述光声层析成像系统包括半导体泵浦固态激光系统、第一透镜、透光板、第二透镜、第三透镜、部分吸收相位板、第四透镜、CCD相机、电脑、雷射激光系统、第一镜子、光学窗口和第五透镜,其中,半导体泵浦固态激光系统、CCD相机和雷射激光系统均通过光路与透明有机玻璃箱组连接;来自半导体泵浦固态激光系统的脉冲探针激光束通过第一透镜、透光板和第二透镜被准直并扩展成直径φ的光束,进入透明有机玻璃箱,所述光束与第二透镜的视场大小相匹配;同时,雷射激光系统倍频输出用于光声激发的激光脉冲,该激光脉冲通过第一镜子、光学窗口和第五透镜射向透明有机玻璃箱底部,随后从第三透镜出来的激光脉冲由部分吸收相位板、第四透镜和窄带通滤波器组成的傅里叶平台转换为可测量的光强,经过转化的光束由CCD相机拍摄油相分布的快照,并发送至电脑进行图像数据处理,处理后得到污染物的饱和度分布图。2.如权利要求1所述的基于光声层析成像法的输油管道泄漏扩散实验平台,其特征在于:所述光声层析成像系统通过使用电荷耦合器件CCD相机结合光学相位对比方法,在光声激发之后在限定的延迟时间拍摄成像油相分布的快照;泄漏油品引起的光学相位变化由探测光束路径上y方向上的压力场积分给出:其中,y方向是指竖直向下的重力方向,是水的弹光耦合系数,λDet是探测激光束的波长,是压力分布,下标t和上标α分别表示声波的传播时间和样品的取向;如果沿光轴的积分相位变化,远小于π的光强分布,成像系统的CCD元件处的光强度近似由线性关系给出:其中,指入射进CCD相机且经过前面所述透镜组、光的干涉衍射过程后的光强度,I0是入射且未受干扰的准直探测激光束的均匀分布的光强度,TCS是相位板中心点的强度传递函数,公式中TCS·I0描述了背景照明...
【专利技术属性】
技术研发人员:赵会军,黄志江,吕孝飞,吕晓方,周宁,周昊,
申请(专利权)人:常州大学,
类型:发明
国别省市:江苏,32
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。