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新型氣體泄漏超聲檢測(cè)系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)
2012-12-25
前，工業(yè)上和生活中均大量用到用于儲(chǔ)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(huì)產(chǎn)生漏孔從而發(fā)生氣體泄漏。據(jù)估計(jì)，工業(yè)上由于泄漏而損失掉的壓縮氣體平均占到40%左右。泄漏不但會(huì)造成能源的浪費(fèi)，而且如果是有害氣體的話，還會(huì)對(duì)空氣造成污染。因此，準(zhǔn)確地判斷和定位產(chǎn)生泄漏的位置，對(duì)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(cè)方法如絕對(duì)壓力法、壓差法、氣泡法等，操作復(fù)雜并且對(duì)技術(shù)人員要求較高，而且不具有實(shí)時(shí)性。目前，工業(yè)上廣泛利用泄漏產(chǎn)生超聲波的原理來(lái)進(jìn)行泄漏檢測(cè)。利用超聲波檢測(cè)氣體泄漏位置，不僅方法簡(jiǎn)單，而且準(zhǔn)確可靠。基于此，本文研究并設(shè)計(jì)了一種新型的超聲波氣體泄漏檢測(cè)系統(tǒng)。
傳統(tǒng)的泄漏檢測(cè)方法如絕對(duì)壓力法、壓差法、氣泡法等，操作復(fù)雜并且對(duì)技術(shù)人員要求較高，而且不具有實(shí)時(shí)性。目前，工業(yè)上廣泛利用泄漏產(chǎn)生超聲波的原理來(lái)進(jìn)行泄漏檢測(cè)。利用超聲波檢測(cè)氣體泄漏位置，不僅方法簡(jiǎn)單，而且準(zhǔn)確可靠。基于此，本文研究并設(shè)計(jì)了一種新型的超聲波氣體泄漏檢測(cè)系統(tǒng)。
小孔氣體泄漏所發(fā)出的超聲波強(qiáng)度是極其微弱的，而且在工業(yè)場(chǎng)合，環(huán)境噪聲是相當(dāng)大的。所以要檢測(cè)出在惡劣環(huán)境下的氣體泄漏所發(fā)出的超聲，必須對(duì)系統(tǒng)信號(hào)放大部分進(jìn)行精心的設(shè)計(jì)。在本系統(tǒng)中只檢測(cè)40kHz點(diǎn)的泄漏超聲波的強(qiáng)度，原因是通過實(shí)驗(yàn)得出，在40kHz點(diǎn)的泄漏超聲波能量都是比較大的，而且泄漏聲和本底噪聲能量差值也最大(如圖3所示)。這樣選擇可以增加系統(tǒng)靈敏度。
系統(tǒng)原理如圖4所示。系統(tǒng)分為模擬和數(shù)字兩部分，模擬部分包括信號(hào)放大電路和音頻處理電路等。信號(hào)放大電路由前置放大電路、帶通濾波電路和二次放大電路組成。音頻處理電路由本振電路、混頻器、功率驅(qū)動(dòng)電路組成。數(shù)字部分主要由DSP和LCD、RAM、鍵盤等外圍設(shè)備組成。傳感器信號(hào)經(jīng)過放大濾波以后，一路交由DSP處理，另一路通過降頻轉(zhuǎn)化為可聽聲。下面分別介紹各部分原理。
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