一种用于海底管道泄漏检测的数据前端处理装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提出了一种用于海底管道泄漏检测的数据前端处理装置，包括：若干音波传感器；音波前端处理电路，与所述音波传感器连接；GPS授时电路，与所述音波前端处理电路连接。本实用新型专利技术有益效果：能够适用于海底管道，对获取的微弱信号进行放大和滤波；音波传感器电缆发生短路时，硬件电路能瞬间切断电路，避免后继电路损毁；噪声抑制效果好；功耗低；增益高。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种用于海底管道泄漏检测的数据前端处理装置。
技术介绍
随着现代科技的发展和海洋资源的不断开发，各种海底管道的铺设越来越多，海底管道维护检测技术以及各种输送管道的远程监控与实时监测已成为管道领域研究的焦点。由于管道泄漏检测技术是多领域多学科知识的综合，目前已有的多种管道泄漏检测方法，在检测方式和技术手段方面差别较大，从最简单的人工分段沿管道巡线到复杂的软硬件相结合的实时模型方法，从陆地检测发展到海底检测等。目前应用于海底管道的监测手段，主要依赖于陆上管道的传统监测方式和维护方法的适应性改进。当海底石油管道出现泄漏后，由于铺设在海底的管道区域广，很难实现实时检测，不能及时的发现和判断故障的位置，给国家造成大量的经济损失，甚至是生态灾难。对于海底管道的特点，背景噪声频带宽广、水下压力大，跨接管道多，管内介质常见多相性等特点，我们专利技术了一种用于海底管道泄漏检测的数据前端处理装置。由于声波能够有效反映海底管道内流体介质的流动状态，尤其是低频声波具有传播距离长衰减小的特点，所以利用音波技术对海底管道进行泄漏监测是目前最有效地手段。但是当声波信号在经过长距离海底管道传输后往往衰减很大，即使是低频音波到服务器端高灵敏度的音波传感器检测到的也是非常微弱的信号，因此需要采用一种能够对微弱信号进行有效放大、滤波处理，且进行数字化处理的数据前端处理装置。
技术实现思路
本技术提出一种用于海底管道泄漏检测的数据前端处理装置，解决了现有技术中上述的问题。本技术的技术方案是这样实现的：一种用于海底管道泄漏检测的数据前端处理装置，包括：若干音波传感器；音波前端处理电路，与所述音波传感器连接；GPS授时电路，与所述音波前端处理电路连接。进一步地，所述音波前端处理电路包括：前端保护及调理单元，与所述音波传感器连接；隔离放大单元，与所述前端保护及调理单元连接；滤波器单元，与所述隔离放大单元连接；多级放大单元，与所述滤波器单元连接；多路选通单元；与所述多级放大单元连接；AD转换单元，与所述多路选通单元连接；板级电源单元，与所述前端保护及调理单元、所述隔离放大单元、所述滤波器单元、所述多级放大单元、所述多路选通单元和所述AD转换单元连接；LED状态显示单元，与所述前端保护及调理单元、所述隔离放大单元、所述滤波器单元、所述多级放大单元、所述多路选通单元、所述AD转换单元和所述板级电源单元连接。优选地，所述滤波器单元为可调双T带阻有源滤波器单元。进一步地，本技术所述的用于海底管道泄漏检测的数据前端处理装置，还包括：声波信号上传装置，与所述AD转换单元连接。优选地，所述声波信号上传装置为无线发送装置。本技术的有益效果为：本技术所述的用于海底管道泄漏检测的数据前端处理装置，能够适用于海底管道，对获取的微弱信号进行放大和滤波；音波传感器电缆发生短路时，
硬件电路能瞬间切断电路，避免后继电路损毁；噪声抑制效果好；功耗低；增益高。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术一种用于海底管道泄漏检测的数据前端处理装置的结构框图。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。如图1所示，本技术所述的一种用于海底管道泄漏检测的数据前端处理装置，包括：若干音波传感器；音波前端处理电路，与所述音波传感器连接；GPS授时电路，与所述音波前端处理电路连接。多个音波传感器的作用是检测海底管道中的微弱泄漏信号，将管道介质中的声波信号转换为电信号，同一段管道安装两个以上音波传感器可以排除突变信号来源于站内干扰的情况；音波前端处理电路用于对获取的微弱信号进行放大、滤波、隔离和转换，并对音波传感器提供稳定的恒流源，让其正常工作，当某一路音波传感器信号电缆发生短路时，能瞬间切断电路，避免后继电路损
毁；GPS授时电路主要是用于为一定采样率下的数字信号进行授时，盖上时间戳后实现精确的时间同步上传，交由服务器端的泄漏监测定位算法处理。其中，所述音波前端处理电路可以包括：前端保护及调理单元，与所述音波传感器连接；隔离放大单元，与所述前端保护及调理单元连接；滤波器单元，与所述隔离放大单元连接；多级放大单元，与所述滤波器单元连接；多路选通单元；与所述多级放大单元连接；AD转换单元，与所述多路选通单元连接；板级电源单元，与所述前端保护及调理单元、所述隔离放大单元、所述滤波器单元、所述多级放大单元、所述多路选通单元和所述AD转换单元连接；LED状态显示单元，与所述前端保护及调理单元、所述隔离放大单元、所述滤波器单元、所述多级放大单元、所述多路选通单元、所述AD转换单元和所述板级电源单元连接。具体地，前端保护及调理单元，用于向前端的音波传感器提供稳定的恒流源，让其正常工作，当某一路音波传感器信号电缆发生短路时，前端保护及调理单元能瞬间切断电路，避免后继电路损毁，对音波传感器输出的声学信号或其他信号放大和滤波，具体配置由现场信号情况和机械振动特性来决定；隔离放大单元作用是对音波传感器输出的电信号进行初步地放大后再进行下一步滤波；滤波器单元用于信号在数字化前进行低通滤波，以消除噪声并防止混叠现象，滤除的是50～60Hz工频噪声，滤波器单元是具有频率选择作用的电路，可允许低频部分的信号顺利通过，而另一部分频率的信号受到较大抑制，从而具有滤除噪声和分离出有用信号的功能，由集成运放和R、C组成的有源滤波电路，除了有体积小，重量轻等优点外，由于集成运放的开环电压增益和输入阻抗均很高，输出阻抗又低，构成有源滤波电路后还具有一定的电压放大和缓冲作用；多级放大单元用于对滤波后的信号进行功率放大，实现对微弱声信号的高增益放大和背景噪声的去噪处理，针对海底管道钻井平台间距离远，远端接收信号微弱、接收设备电源能量有限的特点，采用功耗小，对无源元件误差的灵敏度
低，但是高增益放大的微弱声波信号放大电路，实现对微弱声信号的高增益放大和背景噪声的归一化处理；多路选通单元具有多路转换器或矩阵变换电路的功能，可以把通道信号通道扩展；AD转换单元用于将采集的模拟信号转换为数字信号；板级电源单元用于为整个音波前端处理电路提供持续稳定的电源；LED状态显示单元则用于指示各个单元工作状态。其中，优选地，所述滤波器单元为可调双T带阻有源滤波器单元。其中，本技术所述的用于海底管道泄漏检测的数据前端处理装置，还可以包括：声波信号上传装置，与所述AD转换单元连接。其中，优选地，所述声波信号上传装置为无线发送装置。采用本技术所述的用于海底管道泄漏检测的数据前端处理装置，数据采集终端具有多个通道，对每个接收通道而言，在工作频段内是具有平坦的幅频特性和线性相位特性；对所有通道而本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于海底管道泄漏检测的数据前端处理装置，其特征在于，包括：若干音波传感器；音波前端处理电路，与所述音波传感器连接；GPS授时电路，与所述音波前端处理电路连接；其中，所述音波前端处理电路包括：前端保护及调理单元，与所述音波传感器连接；隔离放大单元，与所述前端保护及调理单元连接；滤波器单元，与所述隔离放大单元连接；多级放大单元，与所述滤波器单元连接；多路选通单元；与所述多级放大单元连接；AD转换单元，与所述多路选通单元连接；板级电源单元，与所述前端保护及调理单元、所述隔离放大单元、所述滤波器单元、所述多级放大单元、所述多路选通单元和所述AD转换单元连接；LED状态显示单元，与所述前端保护及调理单元、所述隔离放大单元、所述滤波器单元、所述多级放大单元、所述多路选通单元、所述AD转换单元和所述板级电源单元连接。

【技术特征摘要】
1.一种用于海底管道泄漏检测的数据前端处理装置，其特征在于，包括：若干音波传感器；音波前端处理电路，与所述音波传感器连接；GPS授时电路，与所述音波前端处理电路连接；其中，所述音波前端处理电路包括：前端保护及调理单元，与所述音波传感器连接；隔离放大单元，与所述前端保护及调理单元连接；滤波器单元，与所述隔离放大单元连接；多级放大单元，与所述滤波器单元连接；多路选通单元；与所述多级放大单元连接；AD转换单元，与所述多路选通单元连接；板级电源单元，与所述前端保护及调理单元、所述隔离放大单元、所述滤波器单元、所述多级放大单元、所述多路选通单...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟崇光，吴程君，张兴武，
申请(专利权)人：天津龙腾智慧海洋科技有限公司，
类型：新型
国别省市：天津;12