多路径声学信号在材料检测方面的改进制造技术

本发明专利技术提供一种用于材料检测的多路径声学信号的装置和系统。所述装置包括若干声学传感器，若干所述声学传感器沿着流体容器的第一部分放置。每个所述声学传感器发送至少一个声学信号至所述流体容器中。至少一个附加声学传感器沿着所述流体容器的第二部分放置，所述第二部分基本上与所述第一部分相对。至少一个所述附加声学传感器从所述若干声学传感器接收至少一部分所述声学信号。位于所述流体容器与其中的所述流体之间的阻抗屏障产生反射声学信号。确定所述流体容器和/或其中的流体的材料特性。料特性。料特性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多路径声学信号在材料检测方面的改进
[0001]本专利技术总体上涉及声学信号领域，具体涉及多路径声学信号在材料检测方面的改进。
[0002]许多通过管道运输的材料与管道壁的材料有显著的声学阻抗差异。例如，流体、液体和其他粘性材料相对于由铸铁、钢、铝等金属形成的管道或管线具有显著的声学阻抗差异。同样地，储存在容器中的材料，特别是金属容器，如石油和天然气储罐，与容器壁的组成材料有显著的巨大差异。
[0003]具体到石油和天然气行业，钢是管线常用的材料。输送原油的钢管具有声学阻抗屏障，其根据温度将大约88％的声波能量反射回管壁。只有大约12％的入射波能量被传输到原油本身。在类似的例子中，当铸铁管道运输水时，反射能量约为入射波能量的98.30311％。由于声波能量的这种反射，大部分初始信号在穿过内含流体的管道或容器的侧壁时丢失了，所以较大尺寸的管道和容器的无损分析通常存在挑战。
[0004]因此，针对上述缺陷和不足，行业中存在一个迄今仍未解决的需求。
[0005]本专利技术的实施例提供一种用于材料检测的多路径声学信号的装置和系统和方法。简而言之，在结构上，本专利技术的一个实施例可以如下实施。所述装置包括若干声学传感器，若干所述声学传感器沿着流体容器的第一部分放置。每个所述声学传感器发送至少一个声学信号至所述流体容器中。至少一个附加声学传感器，至少一个所述附加声学传感器沿着所述流体容器的第二部分放置，所述第二部分基本上与所述第一部分相对。至少一个所述附加声学传感器从若干所述声学传感器接收至少一部分所述声学信号。位于所述流体容器与其中的流体之间的阻抗屏障产生反射声学信号。确定所述流体容器和/或内含的流体的材料特性。
[0006]本专利技术还提供一种流体容器内材料检测的方法。在这方面，这种方法的实施例之一可以广泛概括为以下步骤：若干所述声学传感器中的每个所述声学传感器发送至少一个声学信号，所述声学传感器沿着所述流体容器的第一部分放置；至少一个所述附加声学传感器接收至少一个所述声学信号，至少一个所述附加声学传感器沿着所述流体容器的第二部分放置，所述流体容器的所述第二部分基本上与所述第一部分相对；以及根据至少一个接收的所述声学信号，测量所述流体容器的材料组成。
[0007]本专利技术的其他系统、方法、特征和优点对于本领域技术人员来说，在检查以下附图和详细描述后将是显而易见的。所有这些额外的系统、方法、特征和优点都包括在在本专利技术的范围内，并受所附权利要求的保护。
[0008]通过参考下列附图，可以更好地理解本专利技术的许多方面。附图中的组件不一定是按比例的，而是强调清楚地说明本专利技术的原理。此外，在附图中，相同的附图标号在几个视图中对应相同的部分。
[0009]图1是本专利技术的第一实施例的多路径声学信号的装置10的示意图。
[0010]图2是根据本专利技术第一实施例的图1中多路径声学信号的装置的变型的示意图。
[0011]图3是根据本专利技术第一实施例的图1中多路径声学信号的装置的变型的侧视图。
[0012]图4是根据本专利技术第一实施例的图1中多路径声学信号的装置与计算机处理器通
信连接的示意图。
[0013]图5是根据本专利技术第一实施例的一种检测流体容器内的材料的方法流程图。
[0014]为了改进声学信号在流体容器内的材料检测的应用，如管道、管线、盒子或其他结构，本专利技术提供了一种多路径声学信号的装置10。特别是，已经发现，当容器内盛有材料时，全波穿过容器侧壁，将增加传递到容器内的材料的声能。在一实施例中，声能的增加超过21％。然而，声学横波产生的初始能量较小。因此，为了增加初始信号的能量，从而增加位于容器对面的接收声学传感器接收的有效信号的能量，可以使用来自若干声学传感器的多个信号，这些信号位于容器某一侧的相同位置。
[0015]图1是本专利技术的第一实施例的多路径声学信号的装置10的示意图。所述多路径声学信号的装置10，简称“装置10”，包括若干声学传感器20，若干所述声学传感器20沿着所述流体容器40(比如管线)的所述第一部分42放置，如图1所示。可以使用任意多个数目的所述声学传感器20或换能器，并且所述声学传感器20可以沿着所述容器40的单边或一侧放置。例如，在图1中，所述声学传感器20沿着所述容器40的所述第一部分42放置，所述第一部分42通常在所述容器40的一个径向曲率的有限区域，或包含小于所述流体容器40的整个周长或周长的部分。在一实施例中，所述第一部分42可以延伸到不超过所述流体容器40的周长或周长的一半。对于侧壁是平面的或基本上是平面的所述容器40，所述声学传感器20可以放置在单个侧壁或其部分位置上。
[0016]每个所述声学传感器发送至少一个所述声学信号50至所述流体容器40，以及所述流体容器40内的材料12中。为了方便公开，所述装置10描述为装有流体或气体产品的管道或管线，但所述装置10可以在其他领域与其他容器一起使用，例如盛装或运输水、化学物或其他材料的容器。发送的所述声学信号50依次穿过所述容器40的侧壁46、所述容器40的内部和其中的所述材料12，然后再次穿过与所述声学传感器20的位置基本相对的所述容器40的侧壁46。当所述声学信号50第二次穿过所述侧壁46时，被位于所述流体容器40的所述第二部分44的至少一个所述附加声学传感器30接收。
[0017]如图1所示，所述容器40的所述第二部分44基本上与所述第一部分42相对，这样当所述信号50在所述传感器20、30之间传输时，它穿过所述容器40的内部。在一实施例中，所述第二部分44可以包括沿着所述流体容器40的周长的任何部分放置。在另一实施例中，所述第二部分44可以小于流体容器40的整个周长。在另一实施例中，所述第二部分44可以在圆周中除去所述第一部分42的位置。在另一实施例中，所述第一部分42和所述第二部分44的至少一部分重叠。所述声学传感器20和所述附加声学传感器30位于容器40的外表面上，放置在可以控制所述信号50传播角度和材料阻抗屏障变化的位置上，所述信号50是所述声学传感器20发送的，所述阻抗屏障是容器40的材料与容器内的材料12之间的。在一实施例中，所述声学传感器20和所述附加声学传感器30可以与容器40直接接触。在另一实施例中，可以在所述声学传感器20、所述附加声学传感器30和容器40之间使用耦合材料，以确保所述声学信号50的适当传递。在安装装置10的过程中，每个所述声学传感器20和每个所述附加声学传感器30的位置取决于所述容器的几何形状(例如圆柱形管道、圆筒罐、立方体储罐等)、容器40的侧壁46的材料以及材料12或容器40内的材料。在一实施例中，所述声学传感器20可以彼此之间等距离放置，使得各自均匀间隔开。在另一实施例中，所述声学传感器20可以彼此之间非等距放置。在另一实施例中，所述声学传感器20可以以想要的角度放置，例
如，在0
°
、15
°
、30
°
、45
°
、60
°
或任何想要的角度。在另一实施例中，所述声学传感器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于材料检测的多路径声学信号的装置，其特征在于，所述装置包括：若干声学传感器，若干所述声学传感器沿着流体容器的第一部分放置；每个所述声学传感器发送至少一个声学信号至所述流体容器中；至少一个附加声学传感器，至少一个所述附加声学传感器沿着所述流体容器的第二部分放置，所述第二部分基本上与所述第一部分相对，至少一个所述附加声学传感器从若干所述声学传感器接收至少一部分所述声学信号；以及反射声学信号，所述反射声学信号是由阻抗屏障产生的，所述阻抗屏障位于所述流体容器与其中的流体之间，以及测定所述流体容器和/或在其中的流体的材料特性。2.根据权利要求1所述的多路径声学信号的装置，其特征在于，至少一个所述声学传感器与至少一个所述附加声学传感器直接相对放置；若干所述声学传感器彼此均匀地间隔开；或者若干所述声学传感器以不同的距离相互隔开。3.根据权利要求1或2所述的多路径声学信号的装置，其特征在于，至少一个所述声学传感器可在与所述流体容器的表面相切的平面内旋转。4.根据权利要求1、2或3所述的多路径声学信号的装置，其特征在于，将若干所述声学传感器和至少一个所述附加声学传感器放置成使得发送的声学信号经过所述流体容器直径的至少一半的距离。5.根据权利要求1、2、3或4所述的多路径声学信号的装置，其特征在于，至少一个所述发送的声学信号经过所述流体容器的整个直径的距离。6.根据权利要求1、2、3、4或5所述的多路径声学信号的装置，其特征在于，所述流体容器的所述第一部分延伸不超过所述流体容器周长的一半。7.根据权利要求1、2、3、4、5或6所述的多路径声学信号的装置，其特征在于，至少一个所述附加声学传感器可沿着与所述流体容器的侧壁相切的平面移动。8.根据权利要求1、2、3、4、5、6或7所述的多路径声学信号的装置，其特征在于，至少一个所述附...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉扎尔，
申请(专利权)人：感知传感器技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：