存放盘绕状态碳纤维连续抽油杆声发射源定位方法技术

本发明专利技术提供了一种盘绕状碳纤维连续抽油杆声发射源定位方法中，该方法通过测试单根和多根并排排列的直线型碳纤维抽油杆拟合出盘绕状碳纤维连续抽油杆的声信号衰减规律。根据所述根据声发射信号到达传感器时跨越的抽油杆根数和相应的衰减公式实现声源位置的精确定位，该方法检测效率高，可以实现精确定位，适合存放盘绕状态抽油杆的声发射源定位和实时监测。

【技术实现步骤摘要】
存放盘绕状态碳纤维连续抽油杆声发射源定位方法
本专利技术涉及碳纤维抽油杆缺陷检测领域，具体涉及一种存放盘绕状态碳纤维连续抽油杆声发射定位方法。
技术介绍
声发射是一种动态无损检测技术，在这一领域，现今应用最成熟的声发射定位方法为时差定位方法和区域定位方法，这些检测方法对检测对象的结构不敏感，可以实现对三维复杂结构的定位。如现有技术中，中国专利文献CN106199522A公开了一种圆柱储罐的声发射源定位方法及其装置，该声发射源定位装置包括所述声发射源、至少三个所述声发射传感器，以及声发射检测仪；其中所述声发射传感器均匀设置在圆柱储罐壁四周，且所述声发射传感器设置在同一水平面上；所述声发射源以固定频率向四周发射声信号；所述声发射传感器接收所述声发射源发出的声信号，所述声发射传感器将声信号转换为电信号传送至所述声发射检测仪；该声发射源定位装置通过设置声发射传感器，获取声发射源发出声信号的时间与声发射传感器接收信号的到达时间，计算得到各声发射传感器与信号源之间的距离，实现对声发射源的定位。上述现有技术中的方法可实现圆柱形罐的声发射源定位。除了圆柱形，实际应用中的检测对象是多样的，如石油领域常用的碳纤维连续抽油杆，其在常态下是处于盘绕状态，碳纤维连续抽油杆存放盘绕状态下会受到很大的载荷，抽油杆的结构强度可能会发生变化，甚至出现抽油杆直接断裂的情况。声发射无损检测技术可为盘绕状态下碳纤维连续抽油杆结构损伤缺陷检测和定位提供数据支持与帮助，但是盘绕状态下的碳纤维管的检测难度较大，对于损伤缺陷的存在检出率和缺陷的定位精度决定了该技术能够广泛地推广和应用。目前还缺少能够对盘绕存放状态下抽油杆的损伤状态进行精确的检测和监测的方法，严重影响了抽油杆后续的工程应用。
技术实现思路
本专利技术解决的是缺少能够对盘绕存放状态下抽油杆的损伤状态进行精确的检测和监测的方法，进而提供一种能够检测抽油杆上声源发声位置，进而确定断裂发生位置的方法。本专利技术解决上述技术问题采用的技术方案为：一种盘绕状碳纤维连续抽油杆声发射源定位方法，包括：(1)取单根直线型碳纤维抽油杆，所述直线型碳纤维抽油杆与所述盘绕状碳纤维连续抽油杆在横截面上的结构相同且具有相同的材质；在所述直线型碳纤维抽油杆的一端安装传感器，在直线型碳纤维抽油杆上选取多个声源位置，其中一个声源位置与所述传感器基本重合；在每个所述声源位置处折断铅芯，利用传感器采集声发射信号幅值，拟合出传感器接收到的声发射信号幅值与声源传播距离之间的第一线性方程：A＝A’-aS，其中，A为传感器接收到的声发射信号幅值；A’为在与传感器基本重合处折断铅芯时所述传感器采集到的声发射信号幅值；a为拟合常数；S为声源的传播距离；(2)取多根所述直线型的碳纤维抽油杆并排排列，将传感器放置在最外侧的碳纤维抽油杆上，在并排排列的每个所述碳纤维抽油杆上选取一个声源位置，声源位置与传感器处于同一水平线上，在每个声源位置处折断铅芯，利用传感器采集声发射信号幅值，进而拟合出声源在相对于传感器所在的碳纤维抽油杆跨越出不同杆数时分别对应的第二线性方程：Ai＝Ai’-aS’，其中Ai为传感器接收到的相对于传感器跨越出i个碳纤维抽油杆的声源发出的声发射信号幅值；Ai’为在相对于传感器跨越出i个碳纤维抽油杆的声源位置处折断铅芯时传感器采集到的声发射信号幅值；a为步骤(1)中计算得到的拟合常数；S’为声源位置与传感器在所述直线型碳纤维抽油杆延伸方向上的垂直距离；(3)将所述盘绕状碳纤维抽油杆盘绕安装在辊轴上进行测试，在所述盘绕状碳纤维抽油杆上安装传感器；确定门槛幅值和最大垂直距离，将所述门槛幅值和最大垂直距离带入所述第二线性方程，确定传感器可以检测到的声源可跨越的最大匝数；根据最大匝数布置传感器的位置，使所述传感器的检测区域覆盖盘绕状碳纤维抽油杆的所有区域；测试期间，根据传感器采集到的声发射信号，判断声源所处的区域。最大垂直距离为传感器所在的盘绕状碳纤维抽油杆位置处，所述盘绕状碳纤维抽油杆的一匝对应的周长的一半。步骤(3)中，布置传感器的位置时，使所述盘绕状碳纤维抽油杆的每个区域均处于至少两个传感器的检测区域内。步骤(3)中，将所述盘绕状碳纤维抽油杆盘绕安装在辊轴上时采用多层缠绕。多层缠绕时，所述传感器布置在最外层的盘绕状碳纤维抽油杆上。多层缠绕时的层数小于或者等于传感器可以检测到的声源可跨越的最大匝数。布置有传感器的所述盘绕状碳纤维连续抽油杆的匝与匝之间的间隔匝数相同。对于布置有传感器的所述盘绕状碳纤维连续抽油杆的匝，相邻两匝上的传感器所在位置在圆周方向上的投影相差180°。据环境噪音确定声发射信号的门槛幅值，所述门槛幅值大于环境噪音。步骤(3)中传感器可以检测到的声源可跨越的最大匝数为3匝。本专利技术所述的盘绕状碳纤维连续抽油杆声发射源定位方法中，盘绕状碳纤维连续抽油杆为直径不发生变化的抽油杆，即盘绕状碳纤维连续抽油杆上每处的横截面的结构均相同，包括尺寸在内的结构不发生变化。碳纤维抽油杆的直径通常是在19-22mm。所述根据声发射信号到达传感器时跨越的抽油杆根数和相应的衰减公式实现声源位置的精确定位，该方法检测效率高，可以实现精确定位，适合存放盘绕状态抽油杆的声发射源定位和实时监测。为了使本专利技术所述的盘绕状碳纤维连续抽油杆声发射源定位方法的技术方案更加清楚明白，下面结合具体实施方式和附图对本专利技术中的技术方案进行进一步的描述。附图说明如图1所示是本专利技术所述的单根直线型碳纤维抽油杆声发射幅值信号传播测试装置；如图2所示是所述的单根直线型碳纤维抽油杆声发射幅值信号衰减规律图；如图3所示是本专利技术所述的多根直线型碳纤维抽油杆并排排列时声发射幅值信号传播测试装置；如图4所示是多根直线型碳纤维抽油杆并排排列时声发射幅值信号衰减规律图；如图5所示是本专利技术所述的盘绕在辊轴上的的盘绕状碳纤维连续抽油杆的结构示意图。其中附图标记为：1-传感器；2-直线型碳纤维抽油杆；3-模拟声源位置；4-盘绕状碳纤维抽油杆；5-辊轴。具体实施方式在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本专利技术的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各项操作描述成顺序的处理，但是其中的许多操作可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各项操作的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。本实施方式中，步骤(1)首先要确定单根碳纤维连续抽油杆的声发射幅值信号传播衰减规律，取单根直线型碳纤维抽油杆2，所述直线型碳纤维抽油杆2与所述盘绕状碳纤维连续抽油杆在横截面上的物理性质相同且具有相同的材质；本实施方式中盘绕状碳纤维连续抽油杆为直径不发生变化的抽油杆，即盘绕状碳纤维连续抽油杆上每处的横截面尺寸和结构均相同，碳纤维抽油杆的直径通常是19mm，所述直线型碳纤维抽油杆2与所述盘绕状碳纤维连续抽油杆在横截面上的物理性质相同，即所述线型碳纤维抽油杆2的横截面上的尺寸与结构与所述盘绕状本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种盘绕状碳纤维连续抽油杆声发射源定位方法，其特征在于，包括：(1)取单根直线型碳纤维抽油杆，所述直线型碳纤维抽油杆与所述盘绕状碳纤维连续抽油杆在横截面上的结构相同且具有相同的材质；在所述直线型碳纤维抽油杆的一端安装传感器，在直线型碳纤维抽油杆上选取多个模拟声源位置，其中一个模拟声源位置与所述传感器基本重合；在每个所述模拟声源位置处折断铅芯，利用传感器采集声发射信号幅值，拟合传感器接收到的声发射信号幅值与声源传播距离之间的第一线性方程：A＝A’‑aS，其中，A为传感器接收到的声发射信号幅值；A’为在与传感器基本重合处折断铅芯时所述传感器采集到的声发射信号幅值；a为拟合常数；S为声源的传播距离；(2)取多根所述直线型的碳纤维抽油杆并排排列，将传感器放置在最外侧的碳纤维抽油杆上，在并排排列的每个所述碳纤维抽油杆上选取一个模拟声源位置，模拟声源位置与传感器处于同一水平线上，在每个模拟声源位置处折断铅芯，利用传感器采集声发射信号幅值，进而拟合出声源在相对于传感器所在的碳纤维抽油杆跨越出不同杆数时分别对应的第二线性方程：Ai＝Ai’‑aS’，其中Ai为传感器接收到的相对于传感器跨越出i个碳纤维抽油杆的声源发出的声发射信号幅值；Ai’为在相对于传感器跨越出i个碳纤维抽油杆的模拟声源位置处折断铅芯时传感器采集到的声发射信号幅值；a为步骤(1)中得到的拟合常数；S’为声源位置与传感器在所述直线型碳纤维抽油杆延伸方向上的垂直距离；(3)将所述盘绕状碳纤维抽油杆盘绕安装在辊轴上进行测试，在所述盘绕状碳纤维抽油杆上安装传感器；确定门槛幅值和最大垂直距离，将所述门槛幅值和最大垂直距离带入所述第二线性方程，确定传感器可以检测到的声源可跨越的最大匝数；根据最大匝数布置传感器的位置，使所述传感器的检测区域覆盖盘绕状碳纤维抽油杆的所有区域；测试期间，根据传感器采集到的声发射信号，判断声源所处的区域。...

【技术特征摘要】
1.一种盘绕状碳纤维连续抽油杆声发射源定位方法，其特征在于，包括：(1)取单根直线型碳纤维抽油杆，所述直线型碳纤维抽油杆与所述盘绕状碳纤维连续抽油杆在横截面上的结构相同且具有相同的材质；在所述直线型碳纤维抽油杆的一端安装传感器，在直线型碳纤维抽油杆上选取多个模拟声源位置，其中一个模拟声源位置与所述传感器基本重合；在每个所述模拟声源位置处折断铅芯，利用传感器采集声发射信号幅值，拟合传感器接收到的声发射信号幅值与声源传播距离之间的第一线性方程：A＝A’-aS，其中，A为传感器接收到的声发射信号幅值；A’为在与传感器基本重合处折断铅芯时所述传感器采集到的声发射信号幅值；a为拟合常数；S为声源的传播距离；(2)取多根所述直线型的碳纤维抽油杆并排排列，将传感器放置在最外侧的碳纤维抽油杆上，在并排排列的每个所述碳纤维抽油杆上选取一个模拟声源位置，模拟声源位置与传感器处于同一水平线上，在每个模拟声源位置处折断铅芯，利用传感器采集声发射信号幅值，进而拟合出声源在相对于传感器所在的碳纤维抽油杆跨越出不同杆数时分别对应的第二线性方程：Ai＝Ai’-aS’，其中Ai为传感器接收到的相对于传感器跨越出i个碳纤维抽油杆的声源发出的声发射信号幅值；Ai’为在相对于传感器跨越出i个碳纤维抽油杆的模拟声源位置处折断铅芯时传感器采集到的声发射信号幅值；a为步骤(1)中得到的拟合常数；S’为声源位置与传感器在所述直线型碳纤维抽油杆延伸方向上的垂直距离；(3)将所述盘绕状碳纤维抽油杆盘绕安装在辊轴上进行测试，在所述盘绕状碳纤维抽油杆上安装传感器；确定门槛幅值和最大垂直距离，将所述门槛幅值和最大垂直距离带入所述第二线性方程，确定传感器可以检测到的声源可跨越的最大匝数；根据最大匝数布置传感器的位置，使所述传感器的检测区域覆...

【专利技术属性】
技术研发人员：李风，郑召斌，郭志永，冷传基，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司技术检测中心，
类型：发明
国别省市：北京,11