專利名稱：一種線陣型超聲波泄漏檢測裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種線陣型超聲波泄漏檢測裝置及方法，屬于氣體泄漏檢測技術領域。
背景技術：
目前，工業(yè)中和生活中均大量用到用于儲存和輸送壓縮氣體的壓力容器，如氣缸，氣罐，煤氣管道等由于各種原因，容器會產(chǎn)生漏孔從而發(fā)生氣體泄漏。據(jù)估計，工業(yè)中的壓縮氣體由于泄漏而損失掉的平均占到40%左右。泄漏不但會造成能源的浪費，而且如果是有害氣體的話，還會對空氣造成污染。因此，準確地判斷和定位產(chǎn)生泄漏的位置，對于提高企業(yè)的生產(chǎn)效率和節(jié)約能源具有重大的意義。傳統(tǒng)的泄漏檢測方法，比如絕對壓力法、壓差法、氣泡法等，操作復雜并且對技術人員要求較高，而且不具有實時性?，F(xiàn)在工業(yè)中廣泛利用泄漏產(chǎn)生超聲波的原理來進行泄漏檢測，但是現(xiàn)在的超聲波泄漏檢測儀一般都是手持式設計，需要人工在泄漏點附近測量，測量效率低，不利于自動化快速檢測。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術中操作復雜、對技術人員要求高、不具有實時性等問題，提出一種線陣型超聲波泄漏檢測裝置及方法，通過線陣型的超聲波陣列采集泄漏產(chǎn)生的超聲波信號，計算信號之間的相關性，引入數(shù)據(jù)融合的理論及方法，從而判斷泄漏是否存在以及確定泄漏的位置，用于檢測待測工件的氣密性，并在泄漏存在時對泄漏信息進行分析處理，提供以下功能:I)判斷是否存在泄漏；2)判斷泄漏的位置；3)估算泄漏孔徑 的大小。本實用新型的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的。本實用新型的一種線陣型超聲波泄漏檢測裝置，用于檢測氣體容器的氣密性，泄漏檢測裝置包括線陣型超聲波探頭陣列、超聲波信號放大濾波電路、數(shù)據(jù)采集卡和工控機，其連接關系為:上述線陣型超聲波探頭陣列的數(shù)量為I個以上，每個陣列帶有4個超聲波探頭；上述超聲波信號放大濾波電路的數(shù)量為I個以上且其數(shù)量與線陣型超聲波探頭陣列的數(shù)量相同，每個電路可對4路超聲波信號進行放大濾波處理；上述數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)量為I個以上且其數(shù)量與線陣型超聲波探頭陣列的數(shù)量相同，每個采集卡可對4路信號進行同步采集，全部數(shù)據(jù)采集卡均為高速同步數(shù)據(jù)采集卡；上述的工控機的數(shù)量為I個；每個線陣型超聲波探頭陣列通過BNC接頭線纜與對應超聲波信號放大濾波電路的輸入端相連，每個超聲波信號放大濾波電路的輸出端通過扁平線與對應數(shù)據(jù)采集卡的輸入端相連，數(shù)據(jù)采集卡通過工控機機箱中的插槽固定在工控機上并未工控機提供采集到的數(shù)據(jù)；本實用新型的一種線陣型超聲波泄漏檢測裝置，其工控機中的軟件部分包括以下模塊:系統(tǒng)初始化模塊、泄漏檢測模塊、泄漏定位模塊和泄漏孔徑估算模塊。初始化模塊用于配置數(shù)據(jù)采集卡、設定存儲路徑和參數(shù)的設置，完成裝置的初始化；泄漏檢測模塊用于判斷泄漏是否存在；泄漏定位模塊用于在泄漏存在的情況下確定泄漏的位置；泄漏孔徑估算模塊用于在泄漏存在的情況下估算泄漏控制的大小。本實用新型的一種線陣型超聲波泄漏檢測裝置，其實現(xiàn)泄漏檢測及定位、孔徑估算所采用的方法是:將線陣型超聲波探頭陣列置于待測目標前，在待測目標充氣后進行數(shù)據(jù)采集，將各個通道采集的信號進行相關性運算，將得到的相關性值通過神經(jīng)網(wǎng)絡變換成泄漏的概率，再通過證據(jù)理論的方法判定泄漏是否存在；在泄漏存在的情況下通過相關性數(shù)據(jù)的時差值進行泄漏孔位置的判定；同時結合信號強度的對照表估算泄漏孔徑的大小。本實用新型的一種線陣型超聲波泄漏檢測裝置，其工作過程為:先運行系統(tǒng)初始化模塊，然后運行泄漏檢測模塊對待測目標進行泄漏檢測，在泄漏存在的情況下運行泄漏定位模塊和泄漏孔徑估算模塊，具體工作步驟為:I)運行系統(tǒng)初始化模塊，包括以下內(nèi)容:1.1設定最終用于保存檢測記錄的文件的存儲路徑；1.2完成數(shù)據(jù)采集卡的初始化；1.3設定泄漏概率的閾值和孔徑估算的對照表，此閾值和對照表根據(jù)以往的測試經(jīng)驗給出。2)運行泄漏檢測模塊，包括以下步驟:2.1啟動數(shù)據(jù)采集卡并讀取數(shù)據(jù)采集卡采集到的數(shù)據(jù)；2.2將數(shù)據(jù)采集卡采集到的各個數(shù)據(jù)每兩個都進行相關運算，得到各個數(shù)據(jù)之間的相關性數(shù)組；2.3利用神經(jīng)網(wǎng)絡根據(jù)步驟2.2得到的相關性數(shù)組計算待測目標的泄漏概率、未泄漏概率及不確定概率，每個相關性數(shù)組最后得到待測目標的I組泄漏概率、未泄漏概率及不確定概率；2.4將各個泄漏概率進行基于證據(jù)理論的數(shù)據(jù)融合運算，得到融合后的泄漏概率；2.5將融合后的泄漏概率與步驟1.3設定的閾值比較，判斷是否有泄漏存在，分為下面兩種情況:2.5.1如果融合后的泄露泄漏概率低于閾值，則認為沒有泄漏，在電腦顯示屏上顯示“無泄漏”，將檢測記錄按照步驟1.1設定的存儲路徑保存，并完成此次檢測過程；2.5.2如果有泄漏，則首先在電腦顯示屏上顯示“有泄漏”，并執(zhí)行下述步驟；3)運行泄漏定位模塊，包括以下步驟:3.1根據(jù)步驟2.2得到的相關性數(shù)組計算出泄漏聲源到達各個探頭的時差值；3.2根據(jù)步驟2.1數(shù)據(jù)卡采集的數(shù)據(jù)進行功率譜換算，得到各個探頭的聲強；3.3融合3.1的時差值和3.2的聲強值，計算泄漏的位置；3.4在電腦顯示屏上顯示泄漏位置；4)運行泄漏孔徑估算模塊，包括以下步驟:[0035]4.1將步驟3.2得到的各探頭的聲強結合步驟1.3設定的對照表，根據(jù)信號強度估算出泄漏孔徑的大?。?.2在電腦顯示屏上顯示步驟4.1估算出的泄漏孔徑的大??；5)將檢測記錄按照步驟1.1設定的存儲路徑保存。有益效果本實用新型克服了現(xiàn)有技術中的缺點，采用了工控機作為處理器，每個對外接口均采用了隔離的方式，所有芯片均采用了表貼元器件，集成度高、成本低、體積小、有較強的抗干擾能力和抗振能力，具有豐富的數(shù)據(jù)采集信號接口，可根據(jù)待測工件疑似泄漏位置的大小靈活調(diào)整探頭的數(shù)目，并可以根據(jù)現(xiàn)場需要進行擴展。本實用新型利用信號強度和信號相關性數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)融合處理，判斷出泄漏的位置和估算泄漏孔徑的大小，整個判斷、定位、估算過程時間低于2秒，具有精度高、效率高的特點，利于在生產(chǎn)線中進行自動化測量。

圖1為本實用新型的硬件部分結構框圖；圖2為本實用新型的軟件部分初始化模塊流程圖；圖3為本實用新型的軟件部分泄漏檢測模塊流程圖；圖4為本實用新型的軟件部分泄漏定位模塊流程圖；圖5為本實用新型的軟件部分泄漏孔徑估算模塊流程圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型做進一步說明。實施例一種線陣型超聲波泄漏檢測裝置，用于輪轂焊縫氣密性檢測場合，泄漏檢測裝置包括線陣型超聲波探頭陣列、超聲波信號放大濾波電路、數(shù)據(jù)采集卡和工控機，其硬件部分結構框圖如圖1所示，為:線陣型超聲波探頭陣列通過BNC接頭線纜與超聲波信號放大濾波電路的輸入端相連，超聲波信號放大濾波電路的輸出端通過扁平線與數(shù)據(jù)采集卡相連，數(shù)據(jù)采集卡通過工控機機箱中的插槽固定在工控機上。上述線陣型超聲波探頭陣列的數(shù)量為I個，每個陣列帶有4個超聲波探頭；上述超聲波信號放大濾波電路的數(shù)量為I個，可對4路超聲波信號進行放大濾波處理；上述數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)量為I個高速同步數(shù)據(jù)采集卡，可對4路信號進行同步采集;上述的工控機的數(shù)量為I個；一種線陣型超聲波泄漏檢測裝置，其工控機中的軟件部分包括以下模塊:系統(tǒng)初始化模塊、泄漏檢測模塊、泄漏定位模塊和泄漏孔徑估算模塊，其中初始化模塊用于系統(tǒng)配置數(shù)據(jù)采集卡和存儲路徑，完成裝置的初始化，具體執(zhí)行過程如圖2所示；泄漏檢測模塊用于判斷泄漏是否存在，具體執(zhí)行過程如圖3所示；泄漏定位模塊用于在泄漏存在的情況下確定泄漏的位置，具體執(zhí)行過程如圖4所示；泄漏孔徑估算模塊用于在泄漏存在的情況下估算泄漏控制的大小，具體執(zhí)行過程如圖5所示。本實用新型實現(xiàn)泄漏檢測及定位、孔徑估算的方法是:將線陣型超聲波探頭陣列置于待測目標前，在待測目標充氣后進行數(shù)據(jù)采集，將各個通道采集的信號進行相關性運算，將得到的相關性值通過神經(jīng)網(wǎng)絡變換成泄漏的概率，再通過證據(jù)理論的方法判定泄漏是否存在；在泄漏存在的情況下通過相關性數(shù)據(jù)的時差值進行泄漏孔位置的判定；同時結合信號強度的對照表估算泄漏孔徑的大小。一種線陣型超聲波泄漏檢測裝置，其工作過程為:先運行系統(tǒng)初始化模塊，然后運行泄漏檢測模塊對待測目標進行泄漏檢測，在泄漏存在的情況下運行泄漏定位模塊和泄漏孔徑估算模塊，具體工作步驟為:I)運行系統(tǒng)初始化模塊，包括以下內(nèi)容:1.1設定最終用于保存檢測記錄的文件的存儲路徑；1.2完成數(shù)據(jù)采集卡的初始化；1.3設定泄漏概率的閾值和孔徑估算的對照表，此閾值和對照表根據(jù)以往的測試經(jīng)驗給出。2)運行泄漏檢測模塊，包括以下步驟:2.1啟動數(shù)據(jù)采集卡并讀取數(shù)據(jù)采集卡采集到的數(shù)據(jù)；2.2將數(shù)據(jù)采集卡采集到的各個數(shù)據(jù)每兩個都進行相關運算，得到各個數(shù)據(jù)之間的相關性數(shù)組，共6組；2.3利用神經(jīng)網(wǎng)絡根據(jù)步驟2.2得到的相關性數(shù)組計算待測目標的泄漏概率、未泄漏概率及不確定概率，每個相關性數(shù)組最后得到待測目標的I組泄漏概率、未泄漏概率及不確定概率；2.4將各個泄漏概率進行基于證據(jù)理論的數(shù)據(jù)融合運算，得到融合后的泄漏概率；2.5將融合后的泄漏概率與閾值比較，發(fā)現(xiàn)概率大于泄漏閾值，判斷是泄漏存在，首先在電腦顯示屏上顯示“有泄漏”，并執(zhí)行下面的步驟3)和步驟4)；3)運行泄漏定位模塊，包括以下步驟:3.1根據(jù)步驟2.2得到的相關性數(shù)組計算出泄漏聲源到達各個探頭的時差值；3.2根據(jù)步驟2.1數(shù)據(jù)卡采集的數(shù)據(jù)進行功率譜換算，得到各個探頭的聲強；3.3融合3.1的時差值和3.2的聲強值，計算出泄漏位置在離焊縫下邊緣143mm處；3.4在電腦顯示屏上顯示泄漏位置為離焊縫下邊緣143mm ；4)運行泄漏孔徑估算模塊，包括以下步驟:4.1將步驟3.2得到的各探頭的聲強結合步驟1.3設定的對照表，根據(jù)信號強度估算出泄漏孔徑的大小約為0.1mm ;；4.2在電腦顯示屏上顯示步驟4.1估算出的泄漏孔徑的大小為0.1mm ；5)將檢測記錄按照步驟1.1設定的存儲路徑保存。本裝置技術特點:I)結構緊湊，成本低；2)可根據(jù)待測焊縫的長度進行線陣型超聲波探頭的擴展；[0078]3)具有豐富的對外接口 ；4)裝置核心部分對外完全電氣隔離，提高了抗干擾性；5)裝置器件全部采用表貼元器件，提高了抗振性；6)利用信號強度和相關性進行數(shù)據(jù)融合，定位精度高；7)結合預先設定的對照表估算泄漏孔徑大小的方法精度高；8)可集成自動化測量，實現(xiàn)無人值守；9)測試時間短，檢測效率高。以上對本實用新型所提供的一種線陣型超聲波泄漏檢測裝置進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本實用新型的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本實用新型的方法及其核心思想；同時，對于本領域的一般技術人員，依據(jù)本實用新型的思想，在具體實施方式
及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應理解為對本實用新型的限制。
權利要求1.一種線陣型超聲波泄漏檢測裝置，用于檢測氣體容器的氣密性，其特征在于，泄漏檢測裝置包括線陣型超聲波探頭陣列、超聲波信號放大濾波電路、數(shù)據(jù)采集卡和工控機； 上述線陣型超聲波探頭陣列的數(shù)量為I個以上，每個陣列帶有4個超聲波探頭； 上述超聲波信號放大濾波電路的數(shù)量為I個以上且其數(shù)量與線陣型超聲波探頭陣列的數(shù)量相同，每個電路可對4路超聲波信號進行放大濾波處理； 上述數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)量為I個以上且其數(shù)量與線陣型超聲波探頭陣列的數(shù)量相同，每個采集卡可對4路信號進行同步采集，全部數(shù)據(jù)采集卡均為高速同步數(shù)據(jù)采集卡； 上述的工控機的數(shù)量為I個； 每個線陣型超聲波探頭陣列通過BNC接頭線纜與對應超聲波信號放大濾波電路的輸入端相連，每個超聲波信號放大濾波電路的輸出端通過扁平線與對應數(shù)據(jù)采集卡的輸入端相連，數(shù)據(jù)采集卡通過工控機機箱中的插槽固定在工控機上并未工控機提供采集到的數(shù)據(jù)。
專利摘要本實用新型涉及一種線陣型超聲波泄漏檢測裝置，屬于氣體泄漏檢測技術領域。檢測裝置包括線陣型超聲波探頭陣列、超聲波信號放大濾波電路、數(shù)據(jù)采集卡和工控機，其中線陣型超聲波探頭陣列通過BNC接頭線纜與超聲波信號放大濾波電路的輸入端相連，超聲波信號放大濾波電路的輸出端通過扁平線與數(shù)據(jù)采集卡相連，數(shù)據(jù)采集卡通過工控機機箱中的插槽固定在工控機上；其工控機中軟件部分包括系統(tǒng)初始化模塊、泄漏檢測模塊、泄漏定位模塊和泄漏孔徑估算模塊。本實用新型集成度高、成本低、體積小、精度高、有較強的抗干擾能力和抗振能力，并可以根據(jù)現(xiàn)場需要進行擴展。
文檔編號G01M3/24GK202938971SQ20122059343
公開日2013年5月15日 申請日期2012年11月12日 優(yōu)先權日2012年11月12日
發(fā)明者王濤, 肖暉衡 申請人:北京理工大學