DE3040932A1

DE3040932A1 - Verfahren und vorrichtung zur passiven feststellung von leckstellen

Info

Publication number: DE3040932A1
Application number: DE19803040932
Authority: DE
Inventors: Thomas Nelson Woodridge Ill. Claytor
Original assignee: US Department of Energy
Current assignee: US Department of Energy
Priority date: 1979-10-30
Filing date: 1980-10-30
Publication date: 1981-05-14
Also published as: CA1141019A; FR2468898A1; FR2468898B1; GB2062864A; GB2062864B; JPS5673331A; US4289019A

Description

R-4371

Verfahren und Vorrichtung zur passiven Feststellung von Leckstellen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur passiven Feststellung von Leckstellen in vergrabenen Rohren. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Feststellung der Lage eines Lecks in einem vergrabenen Rohr, welches ein Strömungsmittel enthält, und zwar durch eine Analyse akustischer Signale, erzeugt im Rohr oder dem Strömungsmittel durch das Leck.

Wenn Strömungsmittel unter Druck sich in vergrabenen Rohren befinden oder durch diese Rohre transportiert werden, so ruft ein kleiner örtlicher Ausfall des Rohrs zwei Probleme hervor. Ein Problem besteht darin festzustellen, daß ein Leck vorhanden ist. Das andere Problem besteht darin, das Leck zu lokalisieren, um es zu schließen. Allgemein kann man sagen, daß je kleiner das Leck ist, desto schwieriger die

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Feststellung desselben ist, wobei es noch schwieriger ist, ein derartiges Leck zu lokalisieren, selbst wenn dessen Vorhandensein bekannt ist. Bei einigen Systemen von Wasserrohren besteht das hauptsächliche Verfahren der Leckfeststellung darin, daß man den Zusammenbruch der Erde über einem vergrabenen ¥asserrohr feststellt, und zwar infolge der unter der Oberfläche vorgehenden Erosion, hervorgerufen durch ein Leck. Ein derartiges Feststellungsverfahren ist natürlich im Falle von teuren Strömungsmitteln unerwünscht, die von den Rohren transportiert v/erden, und es ist ferner auch für Strömungsmittel unerwünscht, die korrodierend wirken oder entflammbar sind. Über viele Jahre hinweg wurde Erdgas mit Chemikalien dotiert, die einen starken Geruch besitzen, um so die Lokalisierung von Leckstellen zu erleichtern. Ein derartiges Verfahren der Leckfeststellung ist am meisten dort gebräuchlich, wo über dem Rohr keine Straßenabdeckung oder dergl. vorhanden ist. Unter Beton oder anderen Bedeckungen vergrabene Rohre, die korrodierende oder entflammbare Substanzen führen, ist durch die beschriebenen Feststellsysterne wenig auszurichten.

Verschiedene Arten aktiver akustischer Systeme dienen zur Feststellung von Leckstellen, und zwar durch Anregung akustischer Wellen im Rohr oder im durch das Rohr transportiertem Strömungsmittel. Akustische Detektoren sind angeordnet, um Signale zu detektieren, die durch Diskontinuitäten am Leck erzeugt werden, und zwar entweder durch Ansprechen auf Reflexionen, erzeugt durch die Diskontinuität, oder aber durch Feststellung von Differenzen, erzeugt bei den übertragenen Signalen durch die Diskontinuität im Rohr. Derartige Systeme machen jedoch im allgemeinen beträchtliche Brüche in den Rohren erforderlich, um Signale zu erzeugen, die groß genug für eine Feststellung sind bei der Anwesenheit der Anregungssignale .

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Die Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, ein besseres Verfahren sowie Mittel vorzusehen, um Lecks in vergrabenen Rohren festzustellen. Ferner sieht die Erfindung ein Verfahren sowie Vorrichtungen vor, um Leckstellen in vergrabenen Rohren festzustellen. Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung vorzusehen, um Leckstellen in Rohren zu lokalisieren, wobei die Rohre Strömungsmittel unter Druck führen. Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der Beschreibung.

Lecks in eingegrabenen Rohren, die Strömungsmittel führen oder enthalten, werden erfindungsgemäß durch ein passives System detektiert, welches auf akustische Signale, erzeugt durch das Leck, anspricht. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Detektor von longitudinalen akustischen Signalen oder Torsions-Akustiksignalen an einer ersten Stelle angeordnet, und ein zweiter Detektor für longitudinale akustische Signale oder Torsions-Akustiksignale wird auf der anderen Seite des Lecks angeordnet. Ein Radio- oder HF-Übertragungssystem wird verwendet, um die Signale, erzeugt durch die beiden Detektoren, an einer einzigen Stelle zu koppeln, und zwar zum Zwecke der Anlage an eine Vorrichtung zur Messung der Correlation zwischen den beiden Signalen. Das Kreuz-Correlogranm der beiden Signale liefert ein Maß für den Abstand des Lecks von jedem der beiden Meßpunkte aus, und somit auch ein Maß für die Lage des Lecks. In einem zweiten Ausführungsbeispiel wird ein Detektor von longitudinalen akustischen Signalen und ein Detektor für transversale akustische Signale an der gleichen Stelle angeordnet. Eine Kombination aus dem Kreuz-Correlogramm der beiden Signale mit den bekannten Differenzen bei der Fortpflanzungsgeschwindigkeit der longitudinalen und transversalen .Signale liefert ein Maß für den Abstand des Lecks gegenüber dem Meßpunkt. Die Signale können sich entweder im Strömungsmittel oder im Rohr fortpflanzen.

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Im folgenden seien Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 ein Blockdiagramm einer Vorrichtung zur

Durchführung der Erfindung bei einem eingegrabenen Rohr mit einem Leck;

Fig. 2 eine Draufsicht auf ein überzogenes Rohr,

wobei die Anordnung der Detektoren für die Durchführung der Erfindung dargestellt ist;

Fig. 3 eine Seitenansicht des Rohrs der Fig. 2,

wobei die Anordnung der Detektoren gezeigt ist;

Fig. 4 ein Blockdiagramm, welches die Anord

nung der Detektoren an einer einzigen Stelle zeigt, um so gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zu verfahren;

Fig. 5 eine Darstellung eines beobachteten Cor-

relationskoeffizienten als Funktion der Zeitverzögerung;

Fig. 6 eine gestreckte Ansicht eines Teils der

Darstellung gemäß Fig. 5.

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm einer Vorrichtung zur Durchführung der Erfindung. In Fig. 1 ist ein Leck 10 in einem eingegrabenen Rohr 12 dargestellt, und zwar angeordnet mit einem Abstand gegenüber einem zur Aufnahme eines Arbeiters geeigneten Loch 14 und einem Bohrloch 16, welches von der Oberfläche

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18 aus zum Rohr 12 vorgetrieben wurde, um einen Meßpunkt vorzusehen. Das "Mann"-Loch 14 und das Bohrloch 16 sind zur Veranschaulichung dargestellt. Wichtig ist allein der Zugang zum Rohr 12. Wenn "Mann"-Löcher in zweckmäßiger Weise bereits vorgesehen sind, so können zwei "Mann"-Löcher verwendet werden, während dann, wenn keine zweckmäßig angeordneten "Mann"-Löcher vorhanden sind, es notwendig sein könnte, daß man zwei Bohrlöcher verwendet.

Ein Wandler 20 ist mit dem Rohr 12 im "Mann"-Loch 14 verbunden und akustisch gekoppelt, und ein weiterer Wandler 22 ist mit dem Rohr 12 ebenfalls verbunden und akustisch gekoppelt, und zwar im Bohrloch 16. Die Wandler 20 und 22 können an Torsionswellen oder an Longitudinalwellen im Rohr 12 angekoppelt sein. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die beiden Wandler 20 und 22 an die gleiche Form einer Welle angekoppelt, wobei es aber auch möglich ist, den einen der Wandler 20 und 22 an eine Longitudinalwelle anzukoppeln, während man den anderen Wandler an eine Torsionswelle ankoppelt. Die Form der Ankopplung hängt von der Wahl des Benutzers ab und erfolgt normalerweise in der Weise, daß das stärkste Signal detektiert wird.

Die Erfindung arbeitet deshalb, weil Lecks ein Geräusch im Rohr, dem Strömungsmittel oder im Rohr und Strömungsmittel erzeugen. Mit dem Ausdruck "Geräusch" wird hier ein Signal bezeichnet, welches im wesentlichen einen zufälligen Zeitverlauf hat, obwohl es nicht notwendigerweise vollständig zufälliger Natur ist. Ein derartiges Signal kann durch sein Spektrum beschrieben werden. Zwei detektierte Signale, die durch das gleiche Leck erzeugt werden, zeigen ein Kreuz-Correlogramm, das zur· Lokalisierung des Lecks interpretiert werden kann. Die Kreuz-Correlation wird durch die Schaltung gemäß Fig. 1 bestimmt, wo die Meßausrüstung 24 nahe dem "Mann"-Loch 14 angeordnet ist. Ein akustisches Signal,detektiert durch den

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Wandler 22, wird dort in ein elektrisches Signal umgewandelt, welches in einem Vorverstärker 25 verstärkt und wiederum nach Wunsch in einem variablen Nachverstärker 28 verstärkt wird. Das verstärkte Signal vom iiachverstärker 28 ist an einen Radiosender 30 angekoppelt, der in der Lage sein muß, ein ■'Jißnal mit einer Bandbreite von 7 kHz über eine Ubertragungsantenne 31 zu übertragen, und zwar zu einer Empfangsantenne 32, von wo aus das Signal an den Empfänger 33 gelangt. Das vom Empfänger 33 empfangene Signal wird an ein Bandpaßfilter 34 angelegt, der !Frequenzen im Bereich von 3 bis 4 IcHz durchläßt. Der Ausgang des Bandpaßfilters 34 ist mit einem Ilochpaßfilter 36 verbunden, der Frequenzen oberhalb 150 Hz durchläßt. Gleichzeitig empfängt der i/andler 20 ein Signal im "Hann"-Loch 14 und erzeugt ein elektrisches Signal, das an Vorverstärker 38 angekoppelt ist. Der Ausgang des Vorverstärkers 38 ist mit einem Bandpaßfilter 40 verbunden, der Frequenzen im Bereich von 3 bis 4 kHz durchläßt. Die Ausgangsgröße des Bandpaßfilters wird je nach Notwendigkeit in einem variablen Nachverstärker 42 verstärkt, und das verstärkte Signal vom Nachverstärker 42 wird an Hochpaßfilter 44 angelegt, der Frequenzen oberhalb 150 Hz durchläßt. Die Ausgangssignale von den Hochpaßfiltern 36 und 44 werden an die Kreuz-Correlationsvorrichtung 46 angelegt, um ein Kreuz-Correlograrnm zu erzeugen, das auf einer Anzeigevorrichtung sichtbar gemacht wird. Das Kreuz-Correlogramm von zwei Signalen wird definiert als eine Darstellung des Kreuz-Correlationskoeffizienten der beiden Signal als Funktion der Zeitverzögerung zwischen den Signalen. Die Kenntnis des Abstands zwischen dem "Mann"-Loch 14 und dem Bohrloch 16 und die Kenntnis der Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Welle, detektiert durch jeden der Wandler 20 und 22, liefert hinreichende Information zur Interpretation des auf die Anzeigevorrichtung 48 dargestellten Correlogramms zur Lokalisierung des Lecks 10.

Die Fig. 2 und 3 sind Ansichten eines überzogenen Rohrs, wobei

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die Anordnung der Detektoren für die Durchführung der Erfindung dargestellt ist. Fig. 2 ist eine Draufsicht und Fig. 3 ist eine Seitenansicht des gleichen Rohrs. In den Fig. 2 und 3 führt das Rohr 12 eine Flüssigkeit, wie beispielsweise Brennstofföl,oder ein Gas, wie beispielsweise Erdgas, oder aber es kann sich um einen elektrischen Leiter handeln, der eine Leistungsleitung aufweist sowie ein Isolierströmungsmittel unter Druck. Wenn ein derartiges Rohr 12 in der Erde eingegraben ist, so ist es zweckmäßig, die Außenoberfläche durch irgendwelche Mittel, wie beispielsweise durch einen Teerüberzug 54 zu schützen. Wenn Leckstellen im. Rohr 12 detektiert werden sollen, so ist es notwendig, Zugang zum Rohr 12 zu erlangen, v/obei der Teer entfernt wird und die Oberfläche 56 freigelegt wird, die typischerweise aus Stahl besteht. Ein Kopplungsblock 58 wird an der Oberfläche 56 in akustischen Kontakt mit der Oberfläche 56 angeordnet, und ein Beschleunigungsmesser (Accelerometer) ist mit dem Kopplungsblock 58 verbunden, um akustische Signale in elektrische Signale umzuwandeln. Gemäß den Fig. 2 und 3 ist ein Accelerometer 60 mit dem Kopplungsblock 58 in der Weise verbunden, daß longitudina-Ie akustische Wellen im Rohr 12 detektiert werden, und ein Accelerometer 62 ist angeschlossen, um auf akustische Torsionswellen im Rohr 12 anzusprechen. Die Gründe für die Auswahl von longitudinalen Wellen oder Torsionswellen ergibt sich aus der Beschreibung der Erfindung. Es sei darauf hingewiesen, daß die Accelerometer SO und 62 der Fig. 2 und 3 beide angeordnet sein könnten, um entweder auf Longitudinalwellen oder auf Torsionswellen anzusprechen, und daß dann, wenn sie auf entgegengesetzten Seiten des erwarteten Lecks gemäß Fig. 1 sich befinden, es normalerweise einfacher wäre, jedes der Accelerometer 60 und 62 der Fig. 2 und 3 derart zu orientieren, daß sie auf das gleiche akustische Signal ansprechen. Dies vereinfacht die Berechnungen insoferne, als die Geschwindigkeiten der longitudinalen Signale und der Torsionssignale typischerweise unterschiedlich sind, was einen zusätzlichen Schritt der

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Datenverarbeitungs erforderlich macht, wenn die Anordnung gemäß der Fig. 2 und 3 verwendet wird, um eine tatsächliche Messung auszuführen.

Fig. 4 ist ein Blockschaltbild eines alternativen Ausführungsbeispiels der Erfindung. In Fig. 4 erzeugt ein Leck 70 ein Geräusch im Strömungsmittel eines Rohrs 72. Ein Longitudinalwellenwandler 74 und ein Torsionswellenwandler 76 sind miteinander am Rohr 72 angeordnet, und zwar unter Zugang über ein einziges "Mann"-Loch oder Bohrloch. Das Signal vom Longitudinalwellenwandler 74 wird in einem Vorvestärker 78 verstärkt, in einem Bandpaßfilter 80 gefiltert und in einen variablen Nachverstärker 82 eingespeist. Das verstärkte Signal vom Nachverstärker 82 wird über ein Hochpaßfilter 84 an Correlator 85 angelegt. Die Ausgangsgröße des Torsionswellenwandlers 76 wird im Vorverstärker 86 verstärkt und an Bandpaßfilter 88 angelegt. Der Ausgang des Bandpaßfilters 88 ist über einen variablen Nachverstärker 89 mit Hochpaßfilter 90 und sodann mit Correlator 85 verbunden. Die statistische Correlation zwischen den beiden Signalen wird auf Anzeigevorrichtung 92 sichtbar gemacht, in der ein Wissen der Unterschiede hinsichtlich der Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Longitudinalwellen und Torsionswellen im Strömungsmittel ein Haß für den Abstand des Lecks vom Meßpunkt aus liefert.

Die Fig. 5 und 6 veranschaulichen einen Kreuz-Correlationskoeffizienten, erhalten bei einem Testrohr mit einem bekannten Leck. Das Rohr bestand aus Kohlenstoffstahl der Type A3, Schedule 40, 207 Fuß Länge und 8 Zoll Innendurchmesser. Dieses Rohr enthielt eine Länge eines HochspannungsUbertragungskabels und war mit Isolieröl gefüllt, welches auf einen Druck in der Größenordnung von 125 psi (engl.Pfund pro Quadratzoll) gehalten war. Ein Loch mit einem Durchmesser von 0,035 Zoll wurde in das Rohr gebohrt, und ein Leck in Sand wurde zugelassen, um akustische Wellen zu erzeugen, die detektiert wur-

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den, um so die Correlationsdarstellungen der Fig. 5 und 6 zu erzeugen. Das Loch war annähernd mittig zwischen den zwei Sensoren oder Fühlern für Longitudinalwellen angeordnet. Das Correlogramin der Fig. 5 ist aus Gründen der Vollständigkeit vorhanden, um die wiederholten Stellen der Correlationen zu zeigen, die sich aus der Wechselwirkung der reflektierten Wellen ergeben. Die Umhüllende des Satzes von höheren Spitzen nahe der kitte der Fig. 5 repräsentiert die Correlation zwischen Signalen, empfangen direkt vom Leck, zu jedem der zwei Sensoren oder Fühler. Die Umhüllende der nächsten Spitzen, die nach außen in jeder Richtung von der Mitte aus verlaufen, repräsentieren Correlationen von den Signalen, die vom Ende der Kappen reflektiert wurden, die benutzt wurden, um den Rohrtestabschnitt abzuschließen. Diese Signale sind ein Überbleibsel der Testanordnung und sind in Fig. 6 entfernt, die eine Darstellung der Mittelzone der Fig. 5 ist, und zwar mit ausgedehntem Maßstab, um die Correlation der direkten Signale, empfangen von jedem der zwei Sensoren, besser darzustellen. Aus Fig. 6 erkennt man, daß die Spitze der Umhüllenden der Correlation um 0,48 Millisekunden gegenüber der Mitte der Correlationsdarstellung versetzt ist. Diese Versetzung in der Zeitdifferenz, bei Multiplikation mit der bekannten Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Longitudinal-Akustikwellen im Strömungsmittel, zeigt an, daß das Leck um einen Abstand von 4 Fuß gegenüber der Mitte des Rohrs in Richtung des Wandlers angeordnet ist,, der mit dem Kreuz-Correlator als negativer Eingang verbunden ist.

Die Berechnung für das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 wird wie folgt ausgeführt:

Bei einem Abstand 1 zwischen den Sensoren A und B wird mit X der Abstand vom Sensor A zum Leck bezeichnet. Der Sensor B hat dann einen Abstand (1 - X) gegenüber dem Leck. Die Fortpflanzungszeit eines Signals vom Leck zum Sensor A ist gegeben

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durch ΎΆ = X/c, wobei c die akustische Geschwindigkeit der detektierten '//eile ist, und zwar entweder einer longitudinalen Welle oder einer Torsionsweile. Die Fortpflanzungszeit vom Leck zum Sensor B ist Tb = (1 - X)/c. Die Zeitdifferenz ( )-A - 7B) = ( X/c) - /Tl - X)/c/ = 2L=_1 .

Aufgelöst ergibt sich X = _{und der Abstand}

Ta Tr )r

des Lecks vom Hittelpunkt beträgt —■ ■ , und zwar gemessen in Richtung des A Sensors. Da die erste Spitze des Correlationskoeffizienten mit einer Zeitdifferenz von ( Ta - YB) auftritt, ist es lediglich erforderlich, den Abstand 1 und die akustische Geschwindigkeit c zu kennen, um das Leck aus dem Correlogramm zu lokalisieren. Der Abstand 1 ist für ein Versorgungsunternehmen aus den Karten für dieses System bekannt; sollte dies nicht der Fall sein, so kann eine Messung erfolgen. Die akustische Geschwindigkeit c viird normalerweise dadurch gemessen, daß man das Correlogramm eines Signals, angelegt an einen Sensor, mit dem detektiert an einem anderen, erhält. Die Zeitverzögerung der Spitze liefert bei Division durch den Abstand zwischen den Sensoren die akustische Geschwindigkeit c.

Eine vergleichbare Berechnung wird für das AusfUhrungsbeispiel gemäß Fig. 4 ausgeführt, wo die Sensoren A und B beisammen sind und die akustischen Geschwindigkeiten sich unterscheiden. In diesem Fall ist es notwendig, die entsprechenden akustischen Geschwindigkeiten, die hier mit c, und c-g bezeichnet sind, zu kennen. Wenn man mit χ den Abstand von den Sensoren zum Leck bezeichnet, so ergibt sich folgendes:

* ^{= 0}A ^A ^{3 C}3 ^TB'

wobei /Hj ^un(i T-d die entsprechenden Fortpflanzungszeiten der A und B Wellen sind. Somit ist Γα = x/CA und 7*B = x/CB, und ihre Differenz ( Ta - 7Έ) = χ (1/CA - I/OB).

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Die Differenz ( 'A - 'B) kann aus dem Correlogramm bestimmt werden, so daß folgendes gilt:

x _ ^A - ^B) (^CA^CB)
(π π

\ ^D ^ Λ
JD Ά

Die Kreuz-Correlation zwischen zwei zeitlich sich ändernden Spannungen V^(t) und V₂(t) ist ein Maß für die Ähnlichkeit ihrer Statistiken. Wenn die beiden Spannungen Zufallsprozesse repräsentieren, deren Statistiken sich zeitlich nicht ändern, so kann jede als stationär bezeichnet werden. Für stationäre Prozesse ist die Correlation bekannt als eine Funktion von nur der Zeitverzögerung in der Messung für den Fall der Auto- oder Selbst-Correlation und ist eine Funktion der Zeitverzögerung bei Messung der Kreuz-Correlation zwischen zwei Signalen. Die Kreuz-Correlation, die bestimmt wird als ein Maß für die Lage des Lecks gemäß der Erfindung wird dadurch erhalten, daß man ein in geeigneter Weise bandbreitenbegrenztes Signal von jedem der Detektoren an einen Multiplizierer anlegt, und zwar nach Aufbringung einer variablen Zeitverzögerung auf eines der Signale. Das Produkt eines der Signale mit dem verzögerten zweiten Signal wird bezüglich der Zeit integriert, um ein Correlationssignal zu erzeugen, das eine Funktion der Zeitverzögerung ist. Bei Durchführung der Erfindung ist es zweckmäßig, entweder Kreuz-Correlationen der Signale der gleichen Art (beidemal von longitudinalen oder beidemal von Torsions-Signalen), an zwei unterschiedlichen Orten vorzunehmen, oder aber man macht Kreuz-Correlationen von unterschiedlichen Signalarten (einmal longitudinal und einmal torsionsmäßig) an im wesentlichen der gleichen Stelle. \·ίβΏ3ΐ unterschiedliche Signale an einer einzigen Stelle detektiert werden, so ist es notwendig herauszufinden, in welcher Richtung das Leck liegt, und zwar entweder durch Messung an einem weiteren "Mann"-Loch oder durch Trennung der Detektoren um mehrere Fuß an der einzigen Stelle.

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'IS-

Jedes dieser Verfahren erzeugt eine Correlationsausgangsgröße, die im wesentlichen stationär über die typische Periode hinweg ist, welche zur Durchführung von Messungen benötigt wird und in der Größenordnung von 15 Hinuten liegt. Die Zeit kann sich ändern, abhängig vom Verhältnis aus Signal-zu-Rauschen und dem Ausmaß der vom Benutzer geforderten Sicherheit. Im allgemeinen gilt, daß dann, wenn die Heßzeit langer wird, die Spitzen im Correlogramm distinktiver, d.h. unterscheidungskräftiger, werden. Die Correlationen der Fig. 5 und 6 wurden mit einer 15 Hinuten Durchschnittszeit aufgezeichnet. Andere Leckstellen, die größere akustische Signale erzeugen, können erwartungsgemäß eine adäquate Correlation liefern, um deren Lokalisierung in weniger als 15 Minuten zu gestatten. Die Leistung des Correlationsverfahrens beruht auf der Tatsache, daß ein Lecksignal im Rauschen begraben sein kann, wobei aber doch die Lage des Lecks mit ausgezeichneten Ergebnissen erhalten werden kann. In den Fig. 5 und 6 wurde die Lecksignal-Ausgangsgröße von den Verstärkern mit einem Zufallsrauschsignal gemischt, so daß die Lecksignalleistung und die Rauschsignalleistung gleich waren, so daß sie nur marginal mit einer passiven akustischen Vorrichtung detektierbar waren, die Signalleistung mißt. Das Correlogramm der Fig. 5 hat ein 48 dB Signal-zu-Rauschverhältnis. Somit wird eine große Verstärkung im Signal-zu-Rauschverhältnis durch das Correlationsverfahren erreicht. Dies gestattet die Lokalisierung von Lecks, die bislang nicht detektierbar waren.

Zusammenfassend sieht die Erfindung ein Verfahren sowie eine Vorrichtung vor für die passive Detektion eines Lecks in einem vergrabenen Rohr, welches unter Druck stehendes Strömungsmittel enthält, und wobei eine Vielzahl von akustischen Detektoren vorgesehen ist, die in Kontakt mit dem Rohr angeordnet sind. Von dem Leck erzeugtes Rauschen oder Geräusch wird durch die Detektoren detektiert, und die detektierten Signale werden zur Lokalisierung des Lecks in Correlation gebracht. Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung werden zwei Detektoren an unter-

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scliiedlichen Stellen angeordnet, um das Leck dazwischen zu lokalisieren. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel v/erden zwei Detektoren unterschiedlicher Wellen an im wesentlichen der gleichen Stelle angeordnet, um den Abstand des Lecks von der Stelle zu bestimmen.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Detektieren der Lage eines Lecks in einem eingegrabenen Rohr, welches ein Strömungsmittel enthält, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

Detektierung von akustischen Wellen einer ersten speziellen T3T?e, erzeugt durch das Leck und fortgepflanzt zu einer ersten Stelle,

Detektierung von akustischen Wellen einer zweiten speziellen Type, erzeugt durch das Leck und fortgepflanzt zu einer zweiten Stelle,

Übertragung der detektierten akustischen Wellen von der zweiten Stelle zur ersten Stelle, und Bestimmung einer Kreuz-Correlation zwischen den detektierten akustischen Wellen von der ersten Stelle und den detektierten akustischen Wellenvon der zweiten Stelle, wobei die Kreuz-Correlation ein Maß für die Lage des Lecks bezüglich der ersten und zweiten Stellen ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten speziellen Arten von akustischen Wellen longitudinale akustische Wellen sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten speziellen Arten von akustischen Wellen akustische Torsionswellen sind.

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ORIGINAL INSPECTED

4. Verfahren zum Detektieren der Lage eines Lecks in einem eingegrabenen Rohr, welches ein Strömungsmittel enthält, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

Detektierung longitudinaler akustischer Wellen an einer Heßstelle,

Detektierung von akustischen Torsionswellen an der Heßstelle , und

Bestimmung einer Kreuz-Correlation zwischen den detektierten longitudinalen akustischen Wellen und den detektierten akustischen Torsionswellen, wobei die Kreuz-Correlation ein Maß für die Lage des Lecks bezüglich der Heßstelle liefert.

5. Vorrichtung zum Detektieren einer Lage eines Lecks in einem eingegrabenen Rohr, welches ein Strömungsmittel enthält,, und zwar unter Verwendung akustischer Signale, erzeugt im Strömungsmittel durch den Austritt von Strömungsmittel an der Leckstelle, gekennzeichnet durch

einen ersten Detektor für akustische Wellen, angeordnet in akustischem Kontakt mit dem Rohr an einer ersten Stelle, einen zweiten Detektor für akustische Wellen, angeordnet in akustischem Kontakt mit dem Rohr an einer zweiten Stelle, Mittel, verbunden mit dem zweiten Detektor zur Verbindung eines Signals, detektiert durch den zweiten Detektor mit der ersten Stelle, und

Mittel, welche auf ein Signal vom ersten Detektor und auf das Signal, übertragen vom zweiten Detektor, ansprechen, um die Kreuz-Correlation zwischen den Signalen zu messen, wobei die Kreuz-Correlation interpretierbar ist, um den Abstand des Lecks von den ersten und zweiten Stellen anzugeben.

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6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Detektoren Detektoren für longitudinale akustische Wellen sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Detektoren Detektoren für akustische Torsionswellen sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die tiittel zur Übertragung folgendes aufweisen:

einen Verstärker, der mit dem zweiten Detektor verbunden ist, um ein elektrisches Signal, erhalten vom zweiten Detektor, zu verstärken,

einen Radiosender, verbunden mit dem Verstärker zur Übertragung eines Radiosignals, welches moduliert ist, um das Verstärkersignal vom zweiten Detektor zu enthalten, und einen Radioempfänger, der auch das Signal vom Sender anspricht, um ein Signal zu erzeugen, welches proportional zu dem Signal ist, welches durch den zweiten Detektor erzeugt ist, und zwar an einer Stelle des ersten Detektors.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Messung der Kreuz-Correlation einen elektronischen Kreuz-Correlator mit einer visuellen Darstellungsvorrichtung aufweisen.

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