[发明专利]基于分压补偿的传感电缆泄漏检测精确定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种传感电缆，特别是一种传感电缆的液体泄漏定位方法。

背景技术

传感电缆作为一种新型的分布式传感器在泄漏监测应用中具有耐腐蚀、强度高、实时性好、无误报及检测灵敏度高的特点，重点用于机房、数据中心、无人值守监控站、输油管道及储油罐区等的漏水及漏油监测。由导电聚合物加工而成的传感电缆，其单位长度电阻值被精确加工并定值，当双绞传感电缆回路被液体泄漏物浸泡，则二根导电聚合物之间被短接，并使检测电阻值发生变化，由此进行泄漏检测。国内自主研发的产品大多提供检测泄漏并及时报警的功能。准确定位难的主要原因在于传感电缆不同于点感应测漏原理，其每一部分都可感应液体的存在，导电聚合物的导通是一个由点到线的过程，电阻值与电缆感应的泄漏量有关，如果将其按简单的短路或导通电阻的接入处理，将会导致较大的定位误差。目前，对传感电缆泄漏检测如何采用高精度的数字电压采集技术实现准确定位还未见文献资料介绍，相关基于阻抗突变测量的研究也重点在报警。为此，本文提出一种基于分压补偿的传感电缆泄漏检测与精确定位方法，实现了无盲区泄漏检测及准确可靠的泄漏感应点定位。

基于恒流源的检测机理如图1所示。图中，采用燃料传感电缆，恒流源供电，高阻抗电压表检测。

无泄漏时，如图1（a）所示，恒流源输出电流为零；有泄漏时，如图1（b）所示，两传感线导通，恒流源工作，电流大于零，泄漏感应点与检测端的距离与高阻抗电压表测得的电压成正比，由此定位泄漏位置。

根据图1（b），可画出长为L、距检测端X处发生泄漏时的传感电缆泄漏检测电路拓扑结构，如图2所示，图中                                               为不可测点，为其等电位可测点，为信号线等效电阻，为连续性检测线等效电阻。

根据图2，可得基于恒流源的定位公式

         

式中：为传感线电阻系数，即单位长度电阻值；为长度为的传感线电阻值；为长度为的传感线电阻值；为长度为的传感线电阻值；为测量端到泄漏感应点间的传感线长度；为测量端到终止端传感线长度。

根据上述公式可得定位相对误差：

                    

其不足在于：

1、无法实现在线自检

由泄漏检测机理可见，电路拓扑结构的工作电流基点为零，与机械零点重合，无法识别系统断电及断线等故障，也不能进行传感线电阻系数在线自校准。

2、定位精度与恒流源稳定度有关

电压测量误差及恒流源误差是引起定位误差的两大根源，提高电压测量及恒流源精度是提高定位精度的关键。对电压测量，目前数字测量可以达到很高精度，如采用12位A/D转换模块，采集量程5V DC的电压，测量精度可达0.025%，采用24位A/D转换模块，测量精度可达0.000006%。而对恒流源，市场上很难直接买到精度优于0.1%需求的恒流模块，主要原因有三方面：温度漂移、工作电压范围限制及离线标定误差。

发明内容

本发明的目的就是提供一种基于分压补偿的传感电缆泄漏检测精确定位方法，它可以实现在线自检，并进行高精度泄漏定位。

本发明的目的是通过这样的技术方案实现的，它包括有两根传感线及两根连续性检测信号线构成的传感电缆，在检测端，与信号线Ⅰ相连的传感线Ⅰ通过电阻和控制开关K_M与信号线Ⅱ相连，与信号线Ⅱ相连的传感线Ⅱ通过电阻接地，传感线Ⅰ和传感线Ⅱ的电阻相等，均为，信号线Ⅰ的电阻为，信号线Ⅱ的电阻为，设为电阻的电压值，为电阻电流输入端的电位值，L为传感线的长度，X为两根传感线泄漏导通位置到检测端的长度，为两根传感线泄漏导通点的电位值，其泄漏检测精确定位步骤如下：

1）自检，在未发生泄漏时，控制开关K_M闭合，在线检测回路是否存在断电或断线故障、回路电阻值是否在允许误差范围内，若自检正常则在线设置泄漏检测参考电位及传感线电阻系数，并转向步骤2），若异常则报警；

2）泄漏检测，控制开关K_M闭合，在线连续检测判断是否有泄漏电阻R_Leak，若有泄漏则报警，并转向步骤3），若没有泄漏则转向步骤1）；

3）泄漏定位，控制开关K_M断开，通过高精度的数字电压采集，测量同一支路的可测电阻分压比，进行精确的泄漏定位。

进一步，步骤1）中在线检测回路是否断电或断线故障的公式为：