一种用于管道输送介质测试的全息CT成像系统及方法

【】本发明涉及管道测试，尤其涉及一种用于管道输送介质测试的全息ct成像系统及方法，可以用于矿山采空区充填管道及其他管道输送准流体介质的质量测试。

背景技术

0、背景技术：

1、在工业生产、运输及市政等建设中，存在许多管道物流输送。例如，矿山采空区充填、石油、沙、煤及矿石等介质的管道输送。在输送过程中，常发生沉降、分离，并造成阻塞、堵管甚至管道损坏，产生泄漏、爆管等事故，直接影响管道输送效率与安全。对于矿山采空区充填而言，管道中充填物料在输送过程中若发生物料固液分离或沉降，将直接影响充填体的质量和强度，给矿山生产带来重大隐患。

2、管道输送分明管和暗管输送，浅埋市政管线、输水输气管道、输油管道等多属于暗埋管道输送，这类管道需开挖检查或者借助地球物理探测技术进行无损检测，这些地球物理探测技术分直接法和间接法。直接法包括直联法和夹钳法，间接法为地球物理方法。包括电法、磁法及电磁波法。直联法和夹钳法的测试类似于明管仪器测试与检测，与安装压力及流量仪表进行测试相同，必须有裸露点，知道埋置管道待测段的两个端口，可实施直接实测联接，将发射机输出一端直接连到金属管线上，接收端连接到金属管线的另一端，利用直接加载的电磁信号进行追踪定位。夹钳法则利用管线仪配备的夹钳即耦合环，套在待测金属线缆上，把信号加在目标管线上进行测量。电法、磁法和电磁波法用于地下金属管线的检测，电法如常规电法仪、agi高密度电法仪；磁法有人工激发的磁法仪以及利用天然磁场的大地磁法仪，如eh4；电磁波法还包括声波法，如声波仪、探地雷达、地震仪及瞬变电磁仪等。地球物理方法的基本原理相似，最终均转化为视电阻，通过电参量的异常区来判识地下管线的位置。

3、直接法常用于金属管线的定位和定深，而且由人工测量，测试过程繁琐，不能实施连续测量；除安装压力、流量仪表测量外，对于塑料等非导电输送管道不适用。地球物理方法主要用于地下金属管线位置及泄漏点的探测，但位置精度误差很大，而且难以用于明管的测试，地下探测精度低，亦不能实施连续测试。以上测试或检测主要是针对金属管道损伤、管道埋深、泄漏点位置而非管中介质。

4、对于矿山充填管道输送而言，与水、油、气等流体介质不同，存在非均质性。管道输送中存在骨料，骨料粒径远大于水等气液介质的分子粒子，管道中的介质的流动特性与介质颗粒及浓度有关，为准流体。在输送过程中，当管道压力低，流速过低时将容易出现固液分离，导致管道中流体介质不均匀，从而影响充填体质量，并产生黏壁、沉淀、结块和堵管故障。这些管道常采用塑料管，不具备导电性能，如何对此类管道中的流体质量进行准确测试是管道测试中技术的难题。

5、因此，有必要研究一种用于管道输送介质测试的全息ct成像系统及方法来应对现有技术的不足，以解决或减轻上述一个或多个问题。

技术实现思路

0、技术实现要素：

1、有鉴于此，本发明提供了一种用于管道输送介质测试的全息ct成像系统及方法，可适用于各种管道介质输送过程中的质量测试与故障检测。

2、一方面，本发明提供一种用于管道输送介质测试的全息ct成像系统，所述全息ct成像系统包括：信号发生单元、数据采集单元和数据分析单元，其中；

3、所述信号发生单元包括：

4、流速流量测试组件，用于测试管道介质的流量数据和流速数据；

5、激发电源，用于发生电信号；

6、电阻测试组件，用于通过激发电源发生的电信号测试管道介质的电阻数据；

7、所述激发电源、电阻测试组件和管道介质形成闭合回路；

8、所述数据采集单元用于获取流速流量测试组件测试的流量数据和流速数据以及电阻测试组件测试的电阻数据，并进行放大、校验和分析处理，获取电阻率扫描图像和管道介质的运动学参数；

9、所述数据分析单元，用于对电阻率扫描图像和管道介质的运动学参数进行解译、标定和图像处理，获得管道纵断面及横断面流体质量影像及过流断面运动学参量随时间的变化特征；

10、所述信号发生单元通过数据采集单元连接数据分析单元。

11、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述流量测试组件包括压电传感器，所述压电传感器设置在管道过流断面处，所述压电传感器连接数据采集单元。

12、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述激发电源设置在管道起始端。

13、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述电阻测试组件包括多个电偶极子组，每个电偶极子组均包括第一电偶极子和第二电偶极子，所述第一电偶极子设置在激发电源处，所述第二电偶极子设置在管道末端，所述第二电偶极子与数据采集单元连接。

14、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述数据采集单元包括放大器、应变仪及处理器，所述放大器为惠斯通电路，所述应变仪用于将电信号转换成二进制数据，所述处理器用于对二进制数据进行分析处理，获取电阻率扫描图像和管道介质的运动学参数，所述放大器一端连接信号发生单元，另一端通过应变仪连接处理器。

15、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述数据采集单元还包括若干高精度压力表、流速计及流量计，用于对流速流量测试组件测试的压力、流速及流量进行标定和校验。

16、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述第一电偶极子和第二电偶极子均为嵌环式设计，半径与管道内径一致，嵌环为导电体。

17、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述管道输送介质为准流体介质，所述准流体介质包括水泥料浆、沙石及原油。

18、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述数据分析单元包括储存媒介、人机交互显示屏、计算机和打印机，所述储存媒介、人机交互显示屏、计算机和打印机均与应变仪连接，所述人机交互显示屏一端连接储存媒介另一端通过计算机连接打印机。

19、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种用于管道输送介质测试的全息ct成像方法，所述全息ct成像方法通过如上述权利要求1-9之一所述的全息ct成像系统实现，所述全息ct成像方法可用于管道系统的在线监测、测试和检测，可通过设置流速流量测试组件和电阻测试组件对特定管段或多段管道进行测试。

20、与现有技术相比，本发明可以获得包括以下技术效果：

21、本发明采用管道输送介质全息ct成像测试技术，在所需测试的管道上安装多功能传感器，通过电信号发生单元的电偶极子，测试管道内输送介质的电阻；通过压力传感器测试过流断面上压电信号，获得过流断面上管道传输介质的电参量，生成断面压力图像；通过数据采集单元对管道输送介质的电信号进行放大和转换，运用主机断面扫描获得沿管道轴线的电阻率ct影像；通过对过流断面电信号的放大和转换，获得过流断面电阻率ct影像和电参量；数据分析单元通过计算机对ct影像进行解译和参数分析，获得介质沿管道轴线与过流断面的质量图像，以及过流断面压力及流量数据，从而实现对管道介质沿纵轴及横断面的质量实时测试，以及过流断面上压力、流速及流量的测量。

22、当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。