一种用于管道地面标记的阵列式MEMS矢量声传感器仿真研究.pdf

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1、第27卷第2期传感技术学报V0l_27No．22014年2月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACFUATORSFeb．2014SimulationResearchofanAlignedArrayMEMSVectorAcousticSensorinAbove-GroundMarkerofPipelineldUMengran~,2,ZHANGGuojun'，JIANZeming。，LIUHong，SONGXiaopeng，ZHANGWendong’。(1．eyLaboratoryofInstrumenta

2、tionScienceandDynamicMeasurement，MinistryofEducation，NorthUniversityofChina，Taiyuan030051，China；2．KeyLaboratoryofScienceandTechnologyonElectronicTestandMeasurement，NorthUniversityofChina，Taiyuan030051，China)Abstract：Inviewofthepresentsituation，thepipemarkingdific

3、ultyandpoormeasurementprecision，anew—typemonolithicintegratedalignedarrayMEMSvectoracousticsensorhasbeenputforward．Thesensorovercomesthedeficiencyforusingtheexistingsoundvectorsensortojudgethesignalpositionintheoilandgaspipelinedetector，andeliminatestheport／starb

4、oardblurproblem．ByusingANSYSsoftwareforsimulationalignedarayvectoracousticsensorstructure，theresultsshowthatthesensitivityofthealignedarrayvectoracousticsensoris2．05mV／Pa，thefirst—ordermodalis438Hz．Thenaturalfrequencyis438Hz．Finally，theOrientationAngleformulaofth

5、ealignedarrayvectoracousticsensorazimuthestimationinthepipelineinternaldetectorisgiven．Keywords：internaldetector；alignedarayvectoracousticsensor；ANSYSsimulation；DOAestimationEEACC：2575Ddoi：10．3969／j．issn．1004—1699．2014．02．007一种用于管道地面标记的阵列式MEMS矢量声传感器仿真研究米刘梦然，张国军，，

6、简泽明，刘宏，宋小鹏，张文栋。(1．中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室，太原030051；2．中北大学电子测试技术重点实验室，太原030051)摘要：针对目前对管道内检测器标记难和测量精度差的现状，提出了一种新型单片集成阵列式矢量声传感器。克服了现有矢量声传感器在油气管道内检测器方位估计中判断信号方位的不足，消除了左右舷模糊的问题。通过用ANSYS软件对阵列式矢量声传感器结构进行仿真，得出该阵列式矢量声传感器的灵敏度为2．05mV／Pa，一阶模态为438Hz，固有频率为438Hz最后根据分析得阵列式矢量声传感器在

7、管道内检测器方位估计中的定位角度公式。关键词：内检测器；阵列式矢量声传感器；ANSYS仿真；方位估计中图分类号：TE88文献标识码：A文章编号：1004—1699(2014)02—0184—06管道是油气资源最主要的运输方式之一，它具有号：一种是内检测器与管道内壁摩擦产生的摩擦声信安全、平稳、经济等优势。为了保证管道正常安全号，另一种是内检测器与管道焊缝的撞击声信号。大运行，需要对管道进行检测。管道内检测技术是目前量实地实验表明，摩擦声信号的频率集中在150Hz～最为广泛和最为有效的管道检测方法。为了提高内350Hz的之

8、间，而撞击声信号则集中在几十赫兹之检测器检测的精确度，需要对内检测器进行地面标间。当内检测器在管道中运行时，它与管道内壁摩记。目前已研制出涡流法、磁学方法和声学方法等不擦和焊缝碰撞产生的声信号会通过土壤介质向四周同原理的地面标记器，并且这些标记器在管道检传播。声波在土壤中的传播随距离呈指数衰减J。测方面取得了较好的效