一种用于检测或表征包含在结构件中的介质的声学方法和装置。特别的，所述结构件是一种容器，例如传输油、气或碳氢化合物冷凝物的管道。第一换能器装置向所述结构件发射一宽频带脉冲声波能量脉冲。第二换能器响应于所述的发射从所述结构件返回的声波能量中生成返回信号。从所述返回信号中得到返回信号频谱，该返回信号频谱表示从所述结构件中返回的所述声波能量的声波频谱分量，并且通过对所述返回信号频谱应用返回信号处理介质检测或表征算法来检测或表征所述介质。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】1t测和表征介质的声学方法和装置
技术介绍
音波共振技术(ART)是一种提供声波能量产生共振的技术。如果一块平 板或者一根管道受到声波能量脉冲的作用，且该声波能量所包含的带有一定频 率的波动分量具有与平板厚度或，壁厚的两倍或M倍相对应的波长，那么， 这些频率将穿过平板或管壁产生驻波。当脉冲结束时，将检测到再辐射共振能量，特别是用于与平板有一定距离的水下测音器。需要理解的是，本专利技术所描述的内容中，术语"容器"包括任何能够把一 种介质限定在其周围的装置，例如一种管道线，其被设计成用来传输油、气或 者其他能够被管道装置传输的介质。特别的，应用在声波能量脉冲中的频率将会比传，声波技术产生的频率 要低十倍或者更低，因此具有穿透分层材料并描述不同介质特征的能力。平板 或管壁两侧的介质都會詢多影响受声波作用返回的能量的"共振部分"和全反射 能量中的能量含量。海底气管线典型的的外部介质是海水，而在管线内部的介 质可能是气体、冷凝物或者有时候是水化物。这些内部介质的声学特性会导致 ，受声学能量的声波影响而产生的返回的声学能量发生变化。目前，本专利技术人发现气体、7K化物和冷凝物的声阻抗各不相同，返回共振能量至少在三种情况下表现出不同的性质就^M5i在容器例如管道中的不同位置的气体、水化物和冷凝物，用来决定介质的种类。
技术实现思路
本专利技术提供一种解决方法，M响应于换能器向容器发射的一定宽频带的声波信号来识别从容器(的壁)发射的声波信号的特定特征，来检测容器特别是W中的水化物沉淀物或者冷凝物的存在。 本专利技术提供的方法参见独立权利要求l。 本专利技术提供的装置参见3te权利要求2。 附图说明图l是测量情况的简图，换能器向输气管壁的一部分鄉声波能量。相比于气体在管道内的情况，当水化物在管道内时，由该管道内部反射的能量是不 同的；图2是一刊氏频换能器元件的湖信号的时间序列的实施例，x;图3是一个低频换能器元件的RI寸信号的时间序列的实施例，y;图4是一4M氐频换能器元件的反射信号的时间序列的实施例，z;图5是一个所有换能器元件放在一起的"尾状"波谱；图6是一个所有换能器元件放在一起的反射频谱；图7是一 现本专利技术的算法应用在样本频谱上的实例的曲线亂图8是一个表现本专利技术的进一步算法应用在样本频谱上的实施例的曲线图9表明4顿水化物检测单元作为固定安装设施的选择； 图10表明将水化物检测单元安装在ROV上的选择； 图11表明将水化物检测单元安装在手持单元上的选择。 反射频谱这种频谱是在第一反射脉冲的第一能量达至嗾收器之前计算从 数字n开始的一个时间串的一部分使用FFT后得到的结果。数字n取决于脉冲 和应用的AD转换器。图4给出了一个例子，其中垂直的(红色)实线表示FFT、"尾部"频谱这种频谱是计算包含从管壁发出的共振能量的时间串的一部 分的的FFT结果。该FFT在第一反射脉冲之后开始计算，从该第一反射的最大 值开始计数数字n。该数字n取决于脉冲和应用的AD换能器。图5和图6给出 了例子，其中垂直的(红色)实线表示FFT的极限。两种频谱都能很容易地由第一全反射达到接收换能器中产生，但也是将 FFT算法应用在第二次、第三次和接下来的信噪比在肖餱受的范围内的反射信 号上的结果。具体实施例方式一条时间线显示返回信号包括表示从容器的前壁发出的多个反射的能量， 此外，还有从具有对边界的各个侧面为不同声阻抗的材料之间的其他边界发出 的其它声波能量。同时还包括在声 过程中在管壁内部建立并且随后从边界 再辐射的可能的共振能量。从容器返回的声波信号是随时间变化的时间信号，图4—6给出了实例，通过将FFT算法应用在从前壁发出的第一反射的一部分来处理该时间信号，目的^E这部分时间信号转为频谱。进一步得至啲频谱叫做"皿频谱"或"尾部频谱"，这取决于FFT应用 到的随时间变化的信号的那部分。为了确定髓中的气体、冷凝物或7]C化物的存在，将一个或多个算法应用 已经得到的频谱或多个频谱上，如前面建议的。这些算法被设计自来从"反 射频谱"或"尾部频谱"中计算和求出特定参数和相应值，而且用这些参数的 结果tK确定位于管道内进行测量的特定位置处的介质的类型。这些算法可以 应用在信号测量上，或者应用到通过应用涉及一些观懂作为输入的对比和过滤 技术获得的结果反射频谱和"尾部"频谱。本专利技术提供了一种检测在容器的选定区域上的管道线内的气体7K化物的方法，其特征在于包括1) 在讨论的观赋区域中产生包含频率分量的宽频带电、漏信号；2) 将所述宽频带电、 信号转化成宽频带声波信号； 3 ) 将所述宽频带声波信号传送到被测目标；4) 接收被测目标响应所述宽频带声波信号而发出的声波响应信号； 5 ) 将所述目标发出的所述声波响应信号转换成电子接收信号；6) 调M^述接收信号；7) 分析所述调整的接收信号以得出所述调整的接收信号的信号能量的 频谱分配；8) 应用算法，并基于所应用的算法推导出的值将，内的介质分成"气 体"、"冷凝物"或"水化物"。为了存储观懂结果用于后续处理，例如，用于后面计划和开展相似的研究， 上述方法也包括存储不同分类过程的结果。这意味着储存由接收传感器记录的 两个时间串、计算出的反射频谱和"尾部"频谱、以及被应用算法的计算值，和分类，如"气体"、"水化物""和"冷凝物"，该分类是与每次测量都有联 系的最终结果。此外，给操作人员或监测人员一个结果的即时表示也是本专利技术的优点，例 如，既能够监测结果质量，又能根据结果立即决定进行任何所需要的测量。因 此，本方法也包括给出与作出适当行为的表示相联系的结果的步骤。宽频带激励信号可以典型的在电子信号发生器的帮助下产生，这个信号发生器可被设置用于适当的信号形式和信号强度，最好由监测返回信号的控制单^it行设置。合适的激励信号具有以下特征' 信号分裂成一些独立的激励脉冲；每个单独的激励脉冲具有覆盖讨论的全部频率范围的频率容量的任何形式；脉冲形式的实施例包括sin(x)/x，线性调频脉冲，瞬时和白噪声；每个单独的激励脉冲的持续时间都是可调整的，这样就不会干扰来自需要被观糧的物体的湖信号(响应)；调整每次激励脉冲之间的时间间隔以使来自结构件的反射脉冲降到低于给定的水平；调整每个单独的脉冲中的功率能量， 在给定限制内自动调整，直到反射信号中的功率达到期望水平；ffiil控制单元中的软件来控制脉冲的特征参数。在例如管道的物体受声波的作用时，被通过宽频带声波脉冲信号，典型的根据本专利技术的方法接收和处理的返回信号具有以下特征信号主要由"初级反射"和"尾部"两个部分组成；"初级反射"和"尾部"两个部分的任何一个都離多表征管道内部的介质特征；计嶽/UI行的分析和计算的软件基于给定的标准来确定目信号和"尾部"信号中的哪一部分在表征将要被分析的管道内的介质的特征中是设定的重要性；M31控制发射功率和/或调整接收至啲返回信号的放大f織，返回信号中用于表征的那部分的功率龟平被采用于以AD转换器的测量范围；由lt体专利技术的优点在于M软件的自动控制(自动距离修正)执行接收至啲返回信号的振幅。本专利技术的方法进行信号处理和介质表征包括以下步骤4顿FFT (快速傅立叶变换)计算返回信号的期望用在介质表征的那部分；基于FFT，形成描舰回信号中能量内容的育g量频谱作为频率的函数；应本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种检测或表征包含在结构件中的介质的声学方法，该方法包括如下步骤： 通过第一换能器装置向所述结构件发出宽频带声波能量脉冲； 通过第二换能器装置响应于所述的发出从所述结构件返回的声波能量中生成返回信号； 从所述返回信号中得到 返回信号频谱，该返回信号频谱表示从所述结构件中返回的所述声波能量的声波频谱分量；和 通过对所述返回信号频谱应用返回信号处理介质检测或表征算法，检测或表征所述介质。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：A贝格，J雅各布森，S维尔明，
申请(专利权)人：挪威船级社，
类型：发明
国别省市：NO[挪威]
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。