一、背景

　　起源于海洋油氣開發(fā)、城市供水及海底輸送等領(lǐng)域的管道系統(tǒng)在復(fù)雜水下環(huán)境中的安全維護(hù)需求。同時(shí)隨著水下管道規(guī)模不斷擴(kuò)大，傳統(tǒng)人工潛水作業(yè)面臨水深限制、安全風(fēng)險(xiǎn)高、作業(yè)窗口期短等問題，而光學(xué)檢測(cè)手段在渾濁水體中又常因能見度差而失效。

　　因此，搭載多種傳感器的水下檢修機(jī)器人應(yīng)運(yùn)而生，以代替人類在深海、暗流、低溫及零能見度條件下持續(xù)開展管道內(nèi)外壁檢測(cè)、泄漏定位、清理及簡單維修等任務(wù)，提升巡檢效率與安全性，是保障水下管道長期可靠運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)裝備。

　　而在水下管道檢修機(jī)器人上安裝水聽器，主要為了應(yīng)對(duì)傳統(tǒng)光學(xué)與人工檢測(cè)在渾濁、深海環(huán)境下的局限性，利用水聽器高靈敏捕捉管道泄漏產(chǎn)生的特定聲波，實(shí)現(xiàn)不受水體能見度影響的精準(zhǔn)“聽音辨漏”。該技術(shù)在海洋油氣管道、城市供水管網(wǎng)及水下生產(chǎn)系統(tǒng)(如管匯、法蘭連接處)的泄漏檢測(cè)中具有關(guān)鍵價(jià)值：既可搭載于ROV進(jìn)行全海深巡檢，也可用于管內(nèi)機(jī)器人精準(zhǔn)定位微小泄漏，相比人工潛水、攝像頭或化學(xué)探測(cè)等方法，具備實(shí)時(shí)性、高靈敏度和環(huán)境適應(yīng)性優(yōu)勢(shì)，是保障水下管道安全運(yùn)行的重要聲學(xué)手段。

　　二、工況

　　1.搭載平臺(tái)：水下管道檢修機(jī)器人

　　2.工作環(huán)境：污水池

　　三、參數(shù)以及選型

　　1.最初的參數(shù)要求：

　　頻率響應(yīng):20Hz-20kHz

　　靈敏度:>-180dB re 1V/uPa

　　指向性:全向

　　工作深度:≤20米

　　工作溫度:0-40℃

　　輸出:模擬信號(hào)，內(nèi)置前置放大器優(yōu)先

　　殼體:耐腐蝕，適合長期污水浸泡

　　一致性:同批次頻響和靈敏度差異≤±1dB

　　在滿足以上要求下體積越小越好。

　　2.我們的M26水聽器基本能滿足客戶需求，但是我們的一致性是≤±3dB，而且在價(jià)格方面無法滿足客戶的需求。

　　3.客戶了解后，想通過減配來達(dá)到價(jià)格要求。與客戶溝通后，決定取消水聽器內(nèi)的內(nèi)置前置放大器，只保留水聽器的換能器和外殼，輸出為原始信號(hào)輸出

　　4.在與技術(shù)部門溝通后決定在新開發(fā)的M24水聽器上進(jìn)行修改，如圖所示：

　　M24水聽器比M26水聽器的尺寸更小，同時(shí)外殼分為鈦合金與6061鋁合金兩種，不只有不銹鋼，客戶考慮成本和工況選擇了6061鋁合金外殼。

　　后續(xù)客戶根據(jù)我們的水聽器，繼續(xù)設(shè)計(jì)他們的水下管道檢修機(jī)器人。