基于声谱分析的阀门内泄漏检测系统.pdfVIP

维普资讯 大 庆 石 油 学 院 学 报 第 3O卷 第 3期 2006年 6月 JOURNAIOFDAQING PETROIEUM INSTITUTE Vo1．30 No．3 Jun． 2006 基于声谱分析的阀门内泄漏检测系统 王永涛，韩 建，牟海维，全星慧 (大庆石油学院 电子科学学院，黑龙江 大庆 163318) 摘 要 ：基于阀门内泄漏时产生 的泄漏量与泄漏时湍流产生 的声发射特征 ，研制了便携式 阀门内泄漏声学检测仪． 阐述 了基于声学的阀门内泄漏检测系统，通过检测阀门内泄漏产生的泄漏谱估算了阀门的泄漏量．该系统采用了2只压 电传感器对泄漏的声信号进行采集，利用 DSP技术进行谱分析，并将泄漏谱在频域相减，实现了弱小泄漏的有效检测． 关 键 词：内漏检测；频谱分析；信号处理；阀门 中圈分类号 ：TG115．285 文献标识码 ：A 文章编号 ：1000—1891(2006)03—0072—03 0 引言 工业 阀门在 自动化控制、石油、化工 、电站、冶金等领域应用越来越广泛 ，自动化程度也越来越高_l． 由于阀门使用量大、开闭频繁，或使用维修不当，经常发生跑、冒、滴、漏现象，尤其内漏易于引发重大事故， 带来不可估量的损失．国外从 20世纪 60年代起就开展了阀门泄漏检测技术的研究，部分研究成果 已经 得到了广泛应用 ．目前 ，我 国在这方面还只是处于理论研究阶段 ，没有实用的产品．基于阀门内泄漏时产 生的泄漏量与泄漏时湍流产生的声发射特征[2．3]，笔者研制了便携式阀门内泄漏声学检测仪，能够有效检 测阀门内泄漏． 1 系统构成 泄漏检测系统构成见图 1．图 l电路分为 3 传感器1H 电荷 H 带通 H DsP信号Il32oX245 个部分：(1)模拟部分，包括 电荷放大器、增益控 放大器 LJ滤波器LJ处理H 制电路、带通滤波器；(2)数字部分 ，主要包括 DSP信号处理器 、真彩色 320×240液 晶显示 器、薄膜键盘、实时时钟及大容量掉电保持存储 增益 大容量 实时 薄膜 器 ；(3)电源部分 ，采用可充 电锂 电池组供电，再 控制 存储器 时钟 键盘 由电源电路变换为所需的4组电源． 图1 泄漏检测系统构成 小孔泄漏时产生的声发射强度极其微弱，加之应用环境噪声较大，所以要检测出在恶劣环境下的阀门 内泄漏所发出的声信号，必须对系统模拟信号放大部分进行精心设计．系统的前端为 2个压电传感器，其 中一个用于检测阀门泄漏时湍流产生的声信号，另一个用于检测管线背景噪声．阀门泄漏时产生的声信 号谱范围较宽，能量集中在 10~200kHz．为防止频谱混叠，在电路中设置带通滤波器，用以滤除在该频 段以外的低频干扰及高频干扰．传感器采用电荷输 出的压电传感器 ，为减小电缆寄生电容的影响，后端接 口电路采用电荷放大器．由于信号极其微弱，电荷放大器采用低噪声高增益运算放大器构成．阀门泄漏量 的变化范围很大，产生的信号强度变化范围超过 100dB．采用固定增益放大将导致放大电路饱和，信号失 真．因此，在设计中，DSP信号处理器可通过增益调节 电路控制放大电路增益量．设增益量 G的调节范围 为G ～Gi，后端 A／D分辨率为 位二进制位，则该仪器的动态范围D 为 收稿 日期 ：2006一O3—06；审稿人 ：牟海维 ；编辑 ：王文礼 基金项 目：黑龙江省教育厅科学技术基金项 目 作者简介 ：王永涛(1971一)，男，讲师，主要从事 电子测量仪器开发方面的研究 · 72 · 维普资讯 第 3期 王永涛等：基于声谱分析的阀门内泄漏检测系统 Df一 201g(G ／G ；)+6n．