一种基于pccp爆管预警监测信号的船池实验系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于PCCP道预警监测技术领域，特别是涉及一种基于PCCP爆管预警 监测信号的船池实验系统。
【背景技术】
[0002] 预应力钢筒混凝土管即PCCP的生产和使用有很长的历史。最早设计并制造预应 力钢筒混凝土管的是法国邦纳管道公司。到了 20世纪40年代，欧美国家也开始纷纷开发 和制造预应力钢筒混凝土管。美国作为世界上最大的预应力钢筒混凝土管生产和使用国 家，到今已经使用的预应力钢筒混凝土管管道的长度长达28000KM，其中最大的预应力钢筒 混凝土管道直径达7. 6米。
[0003] 传统的预应力钢筒混凝土管防护的主要方法是人工检查，如听声法和人眼观察 法。预应力钢筒混凝土管故障检测的还有远场涡流/变压器耦合（RFEC/TC)，基于水听器的 声学检测和声光纤检测（AFO)等方法。RFEC/TC法需要在检测前排空管道内的水，因此会消 耗大量的人力和物力。此外，RFEC/TC法是一种离线检验方法，效率较低。声光纤检测法是 一种高准确度的实时检测方法，但是该方法成本高，且于在役的预应力钢筒混凝土管道很 难再安装声光纤，只能应用于新建的管道。由于水听器对检测声信号灵敏度高，而且只需要 在管道内每隔一定距离布设一个水听器即可，所以基于水听器的检测方法不仅检测精度高 而且安装方便。该方法相对其他几种检测方法有明显的优势，在预应力钢筒混凝土管道破 损检测方面有很广泛的应用前景。
【发明内容】
[0004] 为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种基于PCCP爆管预警监测信 号的船池实验系统。
[0005] 为了达到上述目的，本实用新型提供的基于PCCP爆管预警监测信号的船池实验 系统包括：水下扬声器、功率放大器、声源播放器、水听器、音频采集卡、采集计算机和电源； 其中：水下扬声器为安装在船池中水面之下的音频播放装置，其通过功率放大器与声源播 放器相连接；声源播放器为音频信号播放装置，用于生成实验所需要的声信号；功率放大 器为音频放大器，用于为水下扬声器提供足够的功率；水听器为安装在船池中水面之下的 水下声信号的采集装置，其通过音频采集卡与采集计算机相连接，电源为水听器的电源，其 与水听器相连接。
[0006] 所述的水下扬声器选用浙江金华天阳电子有限公司生产的JXOOA型水下扬声器， 该扬声器由两个直径*高87_的圆柱组成，重量为1. 6千克，声源数3个，声源方向数为2 个。
[0007] 所述的声源播放器采用一台具有声卡的计算机。
[0008] 所述的音频采集卡为USB音频采集卡，其通过USB接口与采集计算机相连接。
[0009] 本实用新型提供的基于PCCP爆管预警监测信号的船池实验系统采用结构设计合 理、使用方便、适用性强等优点，能够为后期断丝声信号在PCCP内长距离传播提供实验支 持。
【附图说明】
[0010] 图1为本实用新型提供的基于PCCP爆管预警监测信号的船池实验系统的结构示 意图。
[0011] 图2为原始断丝声信号波形及滤波之后的断丝波形。
[0012] 图3为断丝声信号传播衰减曲线图。
【具体实施方式】
[0013] 下面结合附图和具体实施例对本实用新型提供的基于PCCP爆管预警监测信号的 船池实验系统进行详细说明。
[0014] 针对已有技术的情况，本实用新型人在对PCCP作了大量的前期研宄后，提出了基 于水听器的PCCP断丝检测系统，其原理是对PCCP道的声信号实时在线检测，识别其中的断 丝信号，利用断丝信号实现PCCP道爆管的预警；要监视和识别断丝信号，就必须首先掌握 在PCCP道中声信号的传播特点和规律，船池的环境虽然与实际的PCCP道环境有所不同，但 是船池也有一定的代表性，在船池实验中，主要针对以下两个方案，第一，测量模拟的断丝 声信号在船池中的衰减曲线；第二，测量模拟的单频声信号在船池中的传播衰减曲线。
[0015] 如图1所示，本实用新型提供的基于PCCP爆管预警监测信号的船池实验系统包 括：水下扬声器1、功率放大器2、声源播放器3、水听器4、音频采集卡5、采集计算机6和电 源7 ;其中：水下扬声器1为安装在船池中水面8之下的音频播放装置，其通过功率放大器 2与声源播放器3相连接；声源播放器3为音频信号播放装置，用于生成实验所需要的声信 号；功率放大器2为音频放大器，用于为水下扬声器1提供足够的功率；水听器4为安装在 船池中水面8之下的水下声信号的采集装置，其通过音频采集卡5与采集计算机6相连接， 电源7为水听器4的电源，其与水听器4相连接；
[0016] 水下扬声器1、功率放大器2和声源播放器3为声信号的发送部分，水听器4、音频 采集卡5、采集计算机6和电源7为声信号的接收部分；
[0017] 声信号的发送主要通过功率放大器2和水下扬声器1来实现的，声信号的米集主 要是通过音频采集卡5实现的；
[0018] 所述的水下扬声器1选用浙江金华天阳电子有限公司生产的JXOOA型水下扬声 器，该扬声器由两个直径*高87mm的圆柱组成，重量为1. 6千克，声源数3个，声源方向数 为2个。
[0019] 所述的声源播放器3采用一台具有声卡的计算机。
[0020] 所述的音频采集卡5为USB音频采集卡，其通过USB接口与采集计算机6相连接。
[0021] 本实用新型提供的基于PCCP爆管预警监测信号的船池实验系统的实验结果：
[0022] 实验中首先用水下扬声器1播放断丝声信号，并在船池的不同位置对断丝声信号 进行测量，原始的断丝声信号时域图及频域图如图2所示；
[0023] 从图中可以看到，PCCP的真实断丝声信号的有效时间非常短，只有200毫秒左右。
[0024] 表1反映了断丝声信号在船池中传播的结果，从表1中可以看出，尽管断丝声信号 在船池中传播100米之后，信号幅度有较大程度的衰减，但是断丝声信号相对于其它噪声 声信号还是很明显的。
[0025] 表1断丝声信号在船池中传播的结果
【主权项】
1. 一种基于PCCP爆管预警监测信号的船池实验系统，其特征在于：所述的基于PCCP 爆管预警监测信号的船池实验系统包括： 水下扬声器（1)、功率放大器（2)、声源播放器（3)、水听器（4)、音频采集卡（5)、采集计 算机（6)和电源（7);其中：水下扬声器⑴为安装在船池中水面⑶之下的音频播放装置， 其通过功率放大器（2)与声源播放器（3)相连接；声源播放器（3)为音频信号播放装置，用 于生成实验所需要的声信号；功率放大器（2)为音频放大器，用于为水下扬声器（1)提供足 够的功率；水听器（4)为安装在船池中水面（8)之下的水下声信号的采集装置，其通过音频 采集卡（5)与采集计算机（6)相连接，电源（7)为水听器⑷的电源，其与水听器⑷相连 接。
2. 根据权利要求1所述的基于PCCP爆管预警监测信号的船池实验系统，其特征在于： 所述的水下扬声器（1)选用浙江金华天阳电子有限公司生产的JXOOA型水下扬声器，该扬 声器由两个直径*高87_的圆柱组成，重量为1. 6千克，声源数3个，声源方向数为2个。
3. 根据权利要求1所述的基于PCCP爆管预警监测信号的船池实验系统，其特征在于： 所述的声源播放器（3)采用一台具有声卡的计算机。
4. 根据权利要求1所述的基于PCCP爆管预警监测信号的船池实验系统，其特征在于： 所述的音频采集卡（5)为USB音频采集卡，其通过USB接口与采集计算机（6)相连接。
【专利摘要】一种基于PCCP爆管预警监测信号的船池实验系统。其包括水下扬声器、功率放大器、声源播放器、水听器、音频采集卡、采集计算机和电源；水下扬声器为安装在船池中水面之下的音频播放装置，其通过功率放大器与声源播放器相连接；声源播放器为音频信号播放装置；功率放大器为音频放大器，用于为水下扬声器提供足够的功率；水听器为安装在船池中水面之下的水下声信号的采集装置，其通过音频采集卡与采集计算机相连接，电源为水听器的电源，其与水听器相连接。本实用新型的基于PCCP爆管预警监测信号的船池实验系统采用结构设计合理、使用方便、适用性强等优点，能够为后期断丝声信号在PCCP内长距离传播提供实验支持。
【IPC分类】F17D5-06, G01N29-04, G08C25-00
【公开号】CN204389445
【申请号】CN201420865844
【发明人】李一博, 曾周末, 张园, 张玉祥, 刘圆圆
【申请人】天津大学
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2014年12月31日