數(shù)字式超聲測漏儀的設計與研制.pdf

1、空氣壓縮機的70％～80%的能量以熱量的方式對流到周圍的空氣中,只有不足20%的能量存儲在壓縮空氣,因此,壓縮空氣是工業(yè)生產(chǎn)中的重要寶貴能源之一,而且壓縮空氣被廣泛地應用于石油、電力、機械、國防等行業(yè)和部門。如何能夠有效地檢測、減少壓縮空氣泄漏在工業(yè)生產(chǎn)過程中對提高效率、節(jié)約資源、增強競爭力有著重要作用。
　　為了能夠在不中斷設備正常運轉(zhuǎn)前提下,實現(xiàn)在線對管道、密閉帶壓容器泄漏檢測,本課題擬設計一款操作簡便、檢測準確度高、實時響應

2、快,性能穩(wěn)定的數(shù)字式超聲氣體泄漏檢測系統(tǒng):當氣體從漏孔尺寸較小,內(nèi)外壓差較大的管道泄漏時,泄漏氣體的雷諾系數(shù)較大,就會產(chǎn)生紊流,形成的紊流在其流動空間會進一步產(chǎn)生形狀各異、大小不同的漩渦,漩渦的發(fā)展、破裂導致新的漩渦的形成,這些漩渦就是氣體泄漏產(chǎn)生的聲波,而在泄漏早期,漏孔一般為微小孔,產(chǎn)生的聲波信號的中心頻率在40KHz左右的寬帶超聲波信號。通過檢測這種聲波的強度來判別管道或者壓力容器是否有泄漏發(fā)生,同時泄漏聲波在強度差上，時間差上，

3、音色差上的差異,使其具有與眾不同的音頻特征,有利于聽聲識別泄漏是否發(fā)生,通過對超聲頻段的泄漏聲波信號降頻得到有聲頻段信號,就可以人耳監(jiān)聽識別泄漏。
　　本設計利用數(shù)字信號處理技術(shù)完成對泄漏聲波信號的實時采樣和信號數(shù)據(jù)的各種數(shù)字處理:首先,本設計利用諧振頻率和氣體泄漏聲波中心頻率大致相同的壓電式超聲換能器采集泄漏產(chǎn)生的超聲信號,超聲信號在空氣載波中按指數(shù)衰減,同時超聲信號中含有大量共模成分,通過硬件電子器件對微弱超聲信號進行前置放大

4、,然后依次,窄帶濾波提取有效泄漏聲波信號,二次信號放大及數(shù)模轉(zhuǎn)化。
　　其次,利用DSP芯片的高速數(shù)字處理優(yōu)勢,對連續(xù)信號做分幀、加窗,FFT(快速福利葉變換),FIR(有限沖擊濾波)低通或帶通濾波,COLA(信號重疊相加)重構(gòu)、拼接形成連續(xù)的輸出信號。
　　最后,測試本設計中重疊相加重構(gòu)輸出信號連續(xù)性,減少了頻譜泄漏,消除了信號中的周期噪音;測試、對比數(shù)字濾波抑制干擾信號,提高信噪比,使輸出信號更清晰性,提高了檢測識別精度