本發(fā)明涉及核電控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于麥克風(fēng)陣列的核電站噪聲測(cè)試裝置。

背景技術(shù)：

核電站的設(shè)備安全運(yùn)營(yíng)一直是重中之重。當(dāng)設(shè)備故障或者老化時(shí)，容易產(chǎn)生噪音。但核島對(duì)人的安全性危害較大，因此人工無(wú)法對(duì)設(shè)備的噪音進(jìn)行準(zhǔn)確檢測(cè)，長(zhǎng)此以往，若無(wú)法在設(shè)備故障或者老化的初始階段發(fā)現(xiàn)，任其發(fā)展，將對(duì)核電站的設(shè)備安全造成嚴(yán)重威脅。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于提供一種基于麥克風(fēng)陣列的核電站噪聲測(cè)試裝置，包括通信連接的上位機(jī)和下位機(jī)，其特征在于，

所述下位機(jī)包括依次電連接的：

麥克風(fēng)陣列、用于采集核電站各運(yùn)行部件的機(jī)械噪聲；

預(yù)處理模塊、用于將麥克風(fēng)陣列所采集到的機(jī)械噪音數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理；

噪聲定位模塊，用于對(duì)預(yù)處理后的機(jī)械噪聲數(shù)據(jù)進(jìn)行聲源定位；和

第一通信模塊；用于將所述聲源定位數(shù)據(jù)輸出；

所述上位機(jī)包括：

第二通信模塊，與所述第一通信模塊耦合；

主控模塊，與所述第二通信模塊電連接，用于將第二通信模塊所接收的聲源定位數(shù)據(jù)分別傳輸至與其電連接的存儲(chǔ)模塊和顯示模塊。

由上，下位機(jī)通過(guò)麥克風(fēng)陣列準(zhǔn)確采集噪聲，并且確定聲源位置，將上述信息發(fā)送給遠(yuǎn)端的上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)于核電站各運(yùn)行部件的噪聲監(jiān)控。

可選的，所述圓形陣列中的麥克風(fēng)陣元通過(guò)一圓盤(pán)固定，在圓盤(pán)上等間距的設(shè)置有伸縮桿。

所述麥克風(fēng)陣列包括多組在不同高度上的所述圓形陣列。

所述不同高度圓形陣列的固定圓盤(pán)通過(guò)伸縮桿連接，在連接處通過(guò)萬(wàn)向節(jié)進(jìn)行固定。

由上，陣列中不同位置的麥克風(fēng)陣元可以檢測(cè)出噪音情況，便于對(duì)噪音聲源的定位。

可選的，所述預(yù)處理模塊包括依次連接的濾波器、運(yùn)算放大器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器。

由上，由于麥克風(fēng)陣列輸出電壓比較微小，故需要對(duì)其采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波放大處理。

可選的，所述濾波器包括型號(hào)為max274的芯片；

所述運(yùn)算放大器包括型號(hào)為lm224的芯片。

可選的，所述麥克風(fēng)陣列中的麥克風(fēng)為型號(hào)為wm7121的麥克風(fēng)。

可選的，所述第一、第二通信模塊至少包括以下之一：以太網(wǎng)通信模塊、zigbee通信模塊和wi-fi通信模塊。

由上，通過(guò)多種網(wǎng)絡(luò)形態(tài)將數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程輸出，提高了網(wǎng)絡(luò)兼容性。

可選的，所述下位機(jī)外部噴涂聚醚醚酮樹(shù)脂。

由上，由于該絕緣絕緣材料是一種性能優(yōu)異的特種工程塑料，與其他特種工程塑料相比具有更多顯著優(yōu)勢(shì)，耐高溫260℃、機(jī)械性能優(yōu)異、自潤(rùn)滑性好、耐化學(xué)品腐蝕、阻燃、耐剝離性、耐磨性、抗輻射。由此，可使得下位機(jī)耐受500kgy的核輻射劑量。

附圖說(shuō)明

圖1為基于麥克風(fēng)陣列的核電站噪聲測(cè)試裝置的原理示意圖；

圖2中(a)為麥克風(fēng)陣列第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2中(b)為麥克風(fēng)陣列第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2中(c)為麥克風(fēng)陣列第三實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為預(yù)處理模塊中濾波器的電路原理圖；

圖4為預(yù)處理模塊中運(yùn)算放大器的電路原理圖。

具體實(shí)施方式

下面參見(jiàn)附圖對(duì)本發(fā)明所述的基于麥克風(fēng)陣列的核電站噪聲測(cè)試裝置進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

如圖1所示，基于麥克風(fēng)陣列的核電站噪聲測(cè)試裝置包括下位機(jī)和上位機(jī)。所述下位機(jī)設(shè)置于核島內(nèi)，用于采集核電站運(yùn)行部件的機(jī)械噪聲情況，并對(duì)所采集的噪聲的聲源進(jìn)行定位。所述上位機(jī)設(shè)置于核電站控制室，遠(yuǎn)程接收噪聲情況，并依據(jù)噪聲分析核電站旋轉(zhuǎn)機(jī)械是否產(chǎn)生故障。

所述下位機(jī)包括依次連接的：

麥克風(fēng)陣列11，用于采集核電站各運(yùn)行部件的機(jī)械噪聲。如圖2中(a)所示，所述麥克風(fēng)陣列11包括處于同一平面上，相互間等間距六個(gè)麥克風(fēng)陣元所組成的圓形陣列，即圖2中(a)所示的標(biāo)號(hào)為a～e的六個(gè)麥克風(fēng)陣元。由此，陣列中不同位置的麥克風(fēng)陣元可以檢測(cè)出噪音的衰減，便于后文所述對(duì)于噪音的定位。

進(jìn)一步的，所述麥克風(fēng)陣列11還可設(shè)置為三維結(jié)構(gòu)，即如圖2中(b)所示，即將圖2中(a)中處于同一平面上，相互間等間距六個(gè)麥克風(fēng)陣元所組成的圓形陣列再依照不同高度進(jìn)行排布，即對(duì)應(yīng)最高層包括標(biāo)號(hào)為a1～e1的六個(gè)麥克風(fēng)陣元，中間層包括標(biāo)號(hào)為a2～e2的六個(gè)麥克風(fēng)陣元，最底層包括標(biāo)號(hào)為a3～e3的六個(gè)麥克風(fēng)陣元。由此可進(jìn)一步增加后文對(duì)噪音定位的準(zhǔn)確性。當(dāng)然，實(shí)際情況中還可設(shè)置更多層，在此不進(jìn)行限定。

更進(jìn)一步的，各圓形陣列中的麥克風(fēng)陣元通過(guò)一圓盤(pán)固定，在圓盤(pán)上等間距的設(shè)置有伸縮桿，由此可以靈活調(diào)整所述陣列中各麥克風(fēng)的位置。

各不同高度的圓形陣列的所述固定圓盤(pán)通過(guò)伸縮桿連接，且在連接處通過(guò)萬(wàn)向節(jié)進(jìn)行固定，以此，在實(shí)際應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)高度可調(diào)、俯仰角度可調(diào)，以及旋轉(zhuǎn)方位可調(diào)。

本實(shí)施例中，所述麥克風(fēng)陣元采用屬于微機(jī)電系統(tǒng)(mems,micro-electro-mechanicalsystem)，由wolfson公司生產(chǎn)的型號(hào)為wm7121的麥克風(fēng)陣元，陣列直徑40-50cm，頻率范圍：2khz～10khz。

預(yù)處理模塊12，與所述麥克風(fēng)陣列11電連接，用于將麥克風(fēng)陣列11所采集到的噪音數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波、放大以及模數(shù)轉(zhuǎn)換等預(yù)處理工作。

由于麥克風(fēng)陣列輸出電壓比較微小，故需要對(duì)其采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波放大等處理。其中，濾波器選擇maxim公司開(kāi)發(fā)的型號(hào)為max274的有源濾波器，其內(nèi)部含4個(gè)獨(dú)立的二階濾波單元，只需要外接電阻即可實(shí)現(xiàn)濾波器功能，圖3為max274的電路原理圖。

運(yùn)算放大器選擇型號(hào)為lm224的芯片，通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)電阻pt1可改變運(yùn)算放大器的放大倍數(shù)，保證輸出端口out在0-10v范圍內(nèi)，圖4為運(yùn)算放大器lm224芯片的電路原理圖。

模數(shù)轉(zhuǎn)換器用于將麥克風(fēng)陣列所采集的模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，以便于后續(xù)噪音定位。實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換的芯片型號(hào)較多，例如ad公司生產(chǎn)的各種模數(shù)轉(zhuǎn)換器。

噪聲定位模塊13，用于依據(jù)所接收的噪音數(shù)據(jù)，對(duì)噪聲源進(jìn)行定位。常用定位技術(shù)包括三維聲源定位模型方程，即依據(jù)聲源與陣列各陣元的空間關(guān)系，用時(shí)延估計(jì)法、music算法、esprit算法，最大似然估計(jì)方法、小波估計(jì)及最大似然結(jié)合算法等求解得到聲源的方位角，所述噪聲定位模塊13可采用ni系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。

第一通信模塊14，用于將噪聲定位模塊13所確定的位置數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制處理并輸出。本實(shí)施例中，所述第一通信模塊14采用以太網(wǎng)通信模塊實(shí)現(xiàn)。另外，還可采用zigbee通信模塊或wi-fi通信模塊實(shí)現(xiàn)。

進(jìn)一步的，由于所述下位機(jī)設(shè)置于核島內(nèi)，由此需進(jìn)行防輻射處理。例如噴涂絕緣材料，所述絕緣材料包括聚醚醚酮樹(shù)脂(peek)，該絕緣絕緣材料是一種性能優(yōu)異的特種工程塑料，與其他特種工程塑料相比具有更多顯著優(yōu)勢(shì)，耐高溫260℃、機(jī)械性能優(yōu)異、自潤(rùn)滑性好、耐化學(xué)品腐蝕、阻燃、耐剝離性、耐磨性、抗輻射。由此，可使得下位機(jī)耐受500kgy的核輻射劑量。

上位機(jī)包括：

第二通信模塊21，與所述第一通信模塊14耦合，用于接收第一通信模塊14所輸出的數(shù)據(jù)。

主控模塊22，與所述第二通信模塊21電連接，用于將第二通信模塊21所接收的數(shù)據(jù)分別傳輸至與其電連接的存儲(chǔ)模塊23進(jìn)行存儲(chǔ)，傳輸至顯示模塊24進(jìn)行顯示。

較佳的，還包括與所述主控模塊22連接的故障診斷模塊(未圖示)，用于依據(jù)噪音的高低以及位置判斷對(duì)應(yīng)位置的器件是否出現(xiàn)故障。所述故障診斷模塊可采用比較器實(shí)現(xiàn)。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。