利用应变片检测金属管道内压的方法、设备及存储介质技术

本发明专利技术公开了一种利用应变片检测金属管道内压的方法，在金属管道外壁粘贴应变片来检知金属管道因金属管道内压产生的变形；根据金属管道内压检测需求选取适合的应变片粘贴位置，确定应变片的粘贴数量和粘贴方向；获取金属管道应变片粘贴位置处的各项性能参数，包括金属管道的外径D、壁厚t、弹性模量E及泊松比v；将检测得到的应变片的应变值，和上述获取的参数代入基于广义胡克定律的优化的计算公式来得到管道的内压值。本发明专利技术还提供了一种利用应变片检测金属管道内压的设备及存储介质。本发明专利技术可以在金属管道外壁进行检测，避免接触内压介质。介质。介质。

Method, equipment and storage medium for detecting internal pressure of metal pipeline with strain gauge

【技术实现步骤摘要】
利用应变片检测金属管道内压的方法、设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及一种金属管道内压的检测方法，特别涉及一种利用应变片检测金属管道内压的方法、设备及存储介质。

技术介绍

[0002]目前，随着实验检测领域的逐步发展，对金属管道内压实验检测精度有了更高的要求，部分检测标准要求采用两种以上的检测方法进行内压压力检测，并对检测结果进行相互校核，保证实验检测的准确性。
[0003]同时随着金属压力输送管道逐渐增多，输送有毒、有害、腐蚀流体的金属管道越来越多，普通压力传感器不能长时间接触该类介质，因此通过非接触内部流体的方法检测金属管道压力的需求越来越多。

技术实现思路

[0004]本专利技术为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种利用应变片检测金属管道内压的方法、设备及存储介质。
[0005]本专利技术为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种利用应变片检测金属管道内压的方法，在金属管道外壁粘贴应变片来检知金属管道因金属管道内压产生的变形；根据金属管道内压检测需求选取适合的应变片粘贴位置，确定应变片的粘贴数量和粘贴方向；获取金属管道应变片粘贴位置处的各项性能参数，包括金属管道的外径D、壁厚t、弹性模量E及泊松比v；将检测得到的应变片的应变值，和上述获取的参数代入下式来得到金属管道的内压值：
[0006][0007]P
i
为金属管道的内压值；
[0008]E为金属管管体弹性模量；
[0009]ε
σ
为应变片沿管道轴向的应变值；
[0010]v为金属管管体泊松比；
[0011]D为金属管道外径；
[0012]t为金属管道壁厚。
[0013]进一步地，应变片的粘贴方向与管道轴线方向相同。
[0014]进一步地，在圆形金属管道外壁沿周向均布N个应变片；ε
σ
取值为N个应变片沿管道轴向的应变值的平均值。
[0015]进一步地，N为2到8个。
[0016]进一步地，N为6个。
[0017]进一步地，应变片采用电阻应变片。
[0018]进一步地，应变片采用半导体应变片。
[0019]进一步地，应变片采用光学应变片。
[0020]本专利技术还提供了一种利用应变片检测金属管道内压的设备，包括存储器和处理器，所述存储器用于存储计算机程序；所述处理器，用于执行所述计算机程序并在执行所述计算机程序时实现上述的利用应变片检测金属管道内压的方法步骤。
[0021]本专利技术还提供了一种存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，实现上述的利用应变片检测金属管道内压的方法步骤。
[0022]本专利技术具有的优点和积极效果是：当前应用最广泛的圆形金属管道内压的检测方法主要采用压力传感器进行检测，而采用本专利技术的检测方法进行检测有以下有益效果：
[0023]可以获取管道内的内压压力。
[0024]可以在金属管道外壁进行检测，避免接触内压介质。
[0025]检测位置可以自由选择，检测位置不受接口限制。
[0026]同时本专利技术的内压计算方法，在广义胡克定律的基础上，结合实物实验验证，对计算方法进行修正与调整，通过本方法计算出的金属管道内压检测结果精度更高。
附图说明
[0027]图1是本专利技术的一种利用应变片检测金属管道内压的方法的应变片粘贴结构示意图。
[0028]图中：1、金属管道；2、应变片。
[0029]箭头方向表示金属管道内压方向。
具体实施方式
[0030]为能进一步了解本专利技术的
技术实现思路
、特点及功效，兹列举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
[0031]请参见图1，一种利用应变片检测金属管道内压的方法，在金属管道外壁粘贴应变片来检知金属管道因金属管道内压产生的变形；根据金属管道内压检测需求选取适合的应变片粘贴位置，确定应变片的粘贴数量和粘贴方向；获取金属管道应变片粘贴位置处的各项性能参数，包括金属管道的外径D、壁厚t、弹性模量E及泊松比v；将检测得到的应变片的应变值，和上述获取的参数代入下式来得到金属管道的内压值：
[0032][0033]P
i
为金属管道的内压值；
[0034]E为金属管管体弹性模量；
[0035]ε
σ
为应变片沿管道轴向的应变值；
[0036]v为金属管管体泊松比；
[0037]D为金属管道外径；
[0038]t为金属管道壁厚。
[0039]上述计算公式在广义胡克定律的基础上，结合实际测量数据并进行优化后得到的。本计算公式适用于无任何其他轴向载荷情况下的金属管道内压检测；内压检测范围宜为金属管道的承受的内压极限范围以内，并根据管道的承受的内压极限选择对应量程的应变片。
[0040]应变片的量程选择可依据上式，给定管道的承受内压极限，得到应变片的应变极大值，也就是应变片的最大量程。
[0041]金属管道应变片粘贴位置处的各项性能参数应一致，满足API标准对金属管道的公差规定要求；上述计算公式不适用于复合金属管道、外涂层类型金属管道。
[0042]优选地，应变片的粘贴方向可与管道轴线方向相同。如果与管道轴线方向成一角度，则取应变片沿管道轴向的应变值分量。
[0043]优选地，在圆形金属管道外壁可沿周向均布N个应变片，ε
σ
取值为N个应变片沿管道轴向的应变值的平均值。
[0044]N可以选取1至16个。
[0045]优选地，N为2到8个。N可为3个、4个、5个、6个、7个。
[0046]优选地，应变片可采用电阻应变片。应变片是由敏感栅等构成用于测量应变的元件，使用时将其牢固地粘贴在构件的测点上，构件受力后由于测点发生应变，敏感栅也随之变形而使其电阻发生变化，再由专用仪器测得其电阻变化大小，并转换为测点的应变值。
[0047]电阻应变片有多种，比如半导体应变片、金属丝式电阻应变片和金属箔式电阻应变片等。半导体应变片是用半导体材料制成的，其工作原理是基于半导体材料的压阻效应。压阻效应是指当半导体材料某一轴向受外力作用时，其电阻率发生变化的现象。箔式电阻应变片是一种基于应变——电阻效应制成的，用金属箔作为敏感栅的，能把被测试件的应变量转换成电阻变化量的敏感元件。
[0048]优选地，应变片可采用半导体应变片。半导体应变片最突出的优点是灵敏度高，这为它的应用提供了有利条件。另外，还具有机械滞后小、横向效应小以及它本身体积小等特点。
[0049]优选地，应变片可采用光学应变片。比如可选基于布拉格光栅的光学应变片；基于布拉格光栅的光学应变片具有如下特点：
[0050]1.对电磁场不敏感；
[0051]2.可以用于可能爆炸的环境；
[0052]3.高震动负载情况下，材料不会产生故障；
[0053]4.可以测量更大的应变，一般电阻应变片的最大应变为数百本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用应变片检测金属管道内压的方法，其特征在于，在金属管道外壁粘贴应变片来检知金属管道因金属管道内压产生的变形；根据金属管道内压检测需求选取适合的应变片粘贴位置，确定应变片的粘贴数量和粘贴方向；获取金属管道应变片粘贴位置处的各项性能参数，包括金属管道的外径D、壁厚t、弹性模量E及泊松比v；将检测得到的应变片的应变值，和上述获取的参数代入下式来得到金属管道的内压值：P
i
为金属管道的内压值；E为金属管管体弹性模量；ε
σ
为应变片沿管道轴向的应变值；v为金属管管体泊松比；D为金属管道外径；t为金属管道壁厚。2.根据权利要求1所述的利用应变片检测金属管道内压的方法，其特征在于，应变片的粘贴方向与管道轴线方向相同。3.根据权利要求1所述的利用应变片检测金属管道内压的方法，其特征在于，在圆形金属管道外壁沿周向均布N个应变片；ε
σ
取值为N个应变片沿管道轴向的应变值的平均...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄永智，王东坡，邓彩艳，赵海微，李思远，李会军，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：