【摘 要】
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随着现代工业的生产与发展,气体的运输和存储显得尤为重要,如储气罐,气体运输管道等,在工厂中被大量使用。但在自身原因与外部因素的作用下,这些设备难以避免的会发生泄漏造成能源浪费,甚至引发安全事故。所以如何快速高效的检测定位泄漏是目前急需解决的问题。理论分析表明超声波泄漏检测受到检测方向角、检测距离等信号检测因素的影响。由于泄漏孔径的大小以及容器内压力的变化会导致泄漏处超声信号的中心频率的变化,因此在
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随着现代工业的生产与发展,气体的运输和存储显得尤为重要,如储气罐,气体运输管道等,在工厂中被大量使用。但在自身原因与外部因素的作用下,这些设备难以避免的会发生泄漏造成能源浪费,甚至引发安全事故。所以如何快速高效的检测定位泄漏是目前急需解决的问题。理论分析表明超声波泄漏检测受到检测方向角、检测距离等信号检测因素的影响。由于泄漏孔径的大小以及容器内压力的变化会导致泄漏处超声信号的中心频率的变化,因此在设计检测系统时,一般采用较宽频带以覆盖这些频率,但是宽频带又会导致检测信噪比下降,使本就微弱的超声信号被环境噪声淹没。本课题基于超声检测原理,以STM32处理器为核心,设计了一种便携式气体泄漏检测仪。该系统主要设计聚声器和硬件检测系统。其中聚声器主要进行信号的增强,通过COMSOL软件进行仿真分析,对聚声器的形状,长度,锥度等因素进行分析,确定了较为合适的聚声器。硬件系统方面主要完成了传感器的选择,信号调理电路的设计,降频电路的设计以及微处理器的设计等。软件方面主要完成了信号的模数转换,快速傅里叶变换以及信号的频谱显示等。本文设计的便携式超声气体泄露检测仪工作流程为当有气体泄漏信号时,信号经过聚声器进行增强,然后被超声波传感器接收,经信号调理电路进行调理,调理后的信号被STM32进行采集,然后对信号的特征量进行分析,以此来判断是否产生泄漏,以及泄漏的具体位置。通过建立管道气体泄漏实验,对不同孔径和不同距离条件下的泄漏孔进行时域分析和频域分析,观察气体泄漏超声信号的特点。实验结果研究表明:本课题所研制的手持式设备,能够通过扫描待测容器表面判断是否发生泄漏,能够指明泄漏源所处的位置,能够实时检测容器的泄漏情况。
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