專(zhuān)利名稱(chēng)：一種基于超聲表面波傳播特性的船舶管系泄漏檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種船舶管系泄漏檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代船舶為滿(mǎn)足船舶航行、作業(yè)、安全和船員生活要求，設(shè)置有各種功能不同的管路系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“船舶管系”)，包含燃油、潤(rùn)滑油、冷卻水，壓載水、消防水、液壓傳動(dòng)、液貨裝卸等多個(gè)子系統(tǒng)，是確保船舶主機(jī)、輔助機(jī)械、電氣設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)，保證船舶安全航行、停泊和作業(yè)的重要系統(tǒng)，更是船舶使用壽命的基本保證。船舶管系由于生產(chǎn)設(shè)計(jì)、工藝材料、運(yùn)行管理等多方面的原因，管系破損泄漏難以避免。船舶管系泄漏輕則造成設(shè)備故障、貨差貨損，影響船舶正常營(yíng)運(yùn)；重則導(dǎo)致設(shè)備破壞或結(jié)構(gòu)毀壞、人員傷亡、沉沒(méi)事故，甚至造成環(huán)境和生態(tài)災(zāi)難，已成為影響船舶營(yíng)運(yùn)安全和環(huán)境安全的突出隱患。 為了防范和降低船舶管系泄漏造成的危害和風(fēng)險(xiǎn)，各國(guó)造船機(jī)構(gòu)投入了大量的人力及經(jīng)費(fèi)對(duì)船舶管系的防護(hù)進(jìn)行研究，采用了包括“合理選用管材，管系生產(chǎn)設(shè)計(jì)優(yōu)化管系布局，改進(jìn)管系生產(chǎn)和加工工藝，設(shè)置管弄和套管加強(qiáng)防護(hù)，管道化學(xué)清洗和鈍化防腐，安裝和維修中管路無(wú)損探傷，管路試壓”等等諸多技術(shù)手段，但基本集中在船舶管系的設(shè)計(jì)、制造和加工工藝方面，以預(yù)防泄漏產(chǎn)生為主。目前，船舶管系運(yùn)行管理主要依靠船員的定期觀察和維護(hù)，船員通過(guò)目視觀察管路儀表讀數(shù)和泄漏介質(zhì)來(lái)判斷泄漏狀況。這種基于個(gè)人經(jīng)驗(yàn)的傳統(tǒng)檢漏方法，無(wú)法準(zhǔn)確判斷管系泄漏的具體情況，且都是進(jìn)行泄漏故障的事后處理。對(duì)于船舶管系泄漏，國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有實(shí)時(shí)在線(xiàn)故障監(jiān)測(cè)與診斷的技術(shù)和設(shè)備。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種基于超聲表面波傳播特性的船舶管系泄漏檢測(cè)裝置。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，采用以下技術(shù)方案一種基于超聲表面波傳播特性的船舶管系泄漏檢測(cè)裝置，其特征在于所述裝置包括超聲表面波傳感器設(shè)置于管系的首段和末端，負(fù)責(zé)產(chǎn)生和接收超聲表面波信息；信號(hào)調(diào)理電路對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行濾波及放大處理；模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將經(jīng)放大處理后的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；存儲(chǔ)器和接口電路對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行高速采樣并將數(shù)據(jù)寫(xiě)入存儲(chǔ)器；計(jì)算機(jī)終端分析、比較、判斷超聲表面波信息及其信息特征，判定船舶管系泄漏并定位。所述超聲表面波傳感器包括超聲波發(fā)射電路和超聲表面波探頭。本實(shí)用新型具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)I、超聲表面波沿固體表面?zhèn)鞑ィc材料表層相互作用相當(dāng)明顯，且具有激發(fā)效率高、不易衰減的特征；2、船舶管系始終處于強(qiáng)噪聲、強(qiáng)振動(dòng)環(huán)境下，測(cè)量信號(hào)信噪比低，頻率成分豐富，而超聲表面波頻率成分獨(dú)立，易于檢測(cè)。3、船舶管系流體種類(lèi)復(fù)雜，沿程溫降引起流體物性變化，而超聲表面波檢測(cè)與流體種類(lèi)、特性無(wú)關(guān)，具有“易適應(yīng)性”的特點(diǎn)；4、不需要在管壁上打孔，設(shè)置引壓管，不對(duì)管道的安全性造成任何影響；5、不需要通過(guò)關(guān)閉閥門(mén)產(chǎn)生水擊波激勵(lì)的方式來(lái)檢測(cè)，不會(huì)對(duì)流體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)造成干擾；6、避免周向安裝超聲波探頭。說(shuō)明書(shū)附圖
圖I為本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為實(shí)施例的流程圖；圖3為實(shí)施例中探頭的安裝圖；圖4為管道在沒(méi)有泄漏，且無(wú)調(diào)泵調(diào)閥等操作時(shí)，處于正常穩(wěn)定運(yùn)行工況時(shí)表面波信號(hào)的功率譜密度曲線(xiàn)；圖5為管道泄漏時(shí)，表面波信號(hào)的功率譜密度曲線(xiàn)；圖6為調(diào)泵調(diào)閥等正常操作時(shí)，表面波信號(hào)的功率譜密度曲線(xiàn)。圖4、圖5和圖6中的縱坐標(biāo)為加速度功率譜密度，單位是m2/s3，橫坐標(biāo)為頻率，單位是Hz。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明?；诔暠砻娌ù肮芟敌孤z測(cè)方法的具體步驟為I、在管道首、末兩端設(shè)置超聲表面波傳感器產(chǎn)生沿管壁傳播的超聲表面波信號(hào)。2、利用計(jì)算機(jī)信息終端分別記錄船舶管系“正常穩(wěn)定運(yùn)行”、“調(diào)節(jié)泵”、“調(diào)節(jié)閥”、“由于管壁裂痕出現(xiàn)泄漏”四種過(guò)程中超聲表面波信號(hào)的功率譜曲線(xiàn)，并利用專(zhuān)用軟件分析這些曲線(xiàn)并提取其信息特征和周期特征，并將這些信息特征記錄于信息終端中。3、實(shí)時(shí)獲取超聲表面波信號(hào)功率譜曲線(xiàn)，利用計(jì)算機(jī)信息終端實(shí)時(shí)提取其信息特征，并將實(shí)時(shí)信息與第2步中所記錄的超聲信號(hào)曲線(xiàn)的信息特征進(jìn)行比較，從而自動(dòng)判定船舶管系泄漏。4、判定泄漏之后，通過(guò)首末端表面波的始波信號(hào)廣義互相關(guān)時(shí)延估計(jì)，精確地計(jì)算出首末端超聲波時(shí)延，根據(jù)超聲波聲速，計(jì)算定位泄漏點(diǎn)。如圖I所示，從硬件方面來(lái)看，本實(shí)施例包括的硬件為超聲波發(fā)射電路使得超聲表面波探頭發(fā)出超聲表面波，同時(shí)超聲表面波探頭也可以對(duì)回波進(jìn)行采集。信號(hào)調(diào)理電路對(duì)接收信息進(jìn)行濾波及放大處理。模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊負(fù)責(zé)將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)以供下一步使用。存儲(chǔ)器和接口電路按照采樣時(shí)鐘對(duì)該模擬信號(hào)進(jìn)行高速采樣并將數(shù)據(jù)寫(xiě)入存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器寫(xiě)滿(mǎn)后，停止寫(xiě)數(shù)據(jù)，向計(jì)算機(jī)終端傳送信號(hào)，將存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)依次讀入計(jì)算機(jī)。[0039]時(shí)序控制電路為各工作部分分配工作時(shí)鐘。計(jì)算機(jī)終端負(fù)責(zé)分析、比較、判斷超聲表面波信息及其信息特征，判定船舶管系泄漏并定位。具體的，利用本實(shí)施例做泄漏檢測(cè)與定位流程如圖2所示①系統(tǒng)上電時(shí)首先由時(shí)序控制電路發(fā)出系統(tǒng)復(fù)位信號(hào)將系統(tǒng)中各相關(guān)硬件置成初始狀態(tài)，同時(shí)系統(tǒng)為模/數(shù)轉(zhuǎn)換部件分配工作時(shí)鐘。 ②時(shí)序控制電路向超聲換能器發(fā)出一定頻率的控制觸發(fā)脈沖，激勵(lì)出高電壓，使得位于管道首、末端的超聲表面波傳感器探頭發(fā)射超聲波，超聲波通過(guò)耦合劑投射到管壁上產(chǎn)生表面波。③探頭接收到相應(yīng)的始波信號(hào)，始波信號(hào)通過(guò)信號(hào)調(diào)理電路送入模/數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，按照采樣時(shí)鐘對(duì)該模擬信號(hào)進(jìn)行高速采樣并將數(shù)據(jù)寫(xiě)入存儲(chǔ)器。④存儲(chǔ)器寫(xiě)滿(mǎn)后，停止寫(xiě)數(shù)據(jù)，向計(jì)算機(jī)傳送信號(hào)，將存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)依次讀入計(jì)算機(jī)。如圖3所示，探頭A和探頭B發(fā)出超聲表面波信號(hào)。⑤如圖4至圖6所示，由于功率譜密度具有單位頻率的平均功率量綱，故通過(guò)此曲線(xiàn)可判斷信號(hào)的能量隨著頻率的分布情況。在不同工況以及管道泄漏前后，由于調(diào)泵、調(diào)閥和管道表面裂痕等因素會(huì)誘發(fā)聲表面波的不同反射、透射，造成信號(hào)功率譜曲線(xiàn)特征差別，以此曲線(xiàn)的功率衰減度和奇異點(diǎn)頻率為泄漏征兆參數(shù)，即可判定泄漏。計(jì)算機(jī)終端負(fù)責(zé)接收信號(hào)并分析、比較、判斷超聲表面波功率譜曲線(xiàn)特征，判定船舶管系泄漏。⑥判定泄漏之后，通過(guò)首末端表面波始波信號(hào)廣義互相關(guān)時(shí)延估計(jì)，精確地計(jì)算出首末端超聲波時(shí)延，根據(jù)超聲波聲速，計(jì)算定位泄漏點(diǎn)。至此，基于超聲表面波傳播特性的船舶管系泄漏檢測(cè)與定位過(guò)程結(jié)束。本實(shí)用新型通過(guò)采集與處理超聲表面波信息來(lái)實(shí)現(xiàn)船舶管系泄漏檢測(cè)、定位與監(jiān)控，從而使船舶管系安全性得以極大提高，為避免因船舶管系泄漏引發(fā)的船舶安全和環(huán)境污染問(wèn)題發(fā)揮巨大作用。
權(quán)利要求1.一種基于超聲表面波傳播特性的船舶管系泄漏檢測(cè)裝置，其特征在于所述裝置包括 超聲表面波傳感器設(shè)置于管系的首段和末端，負(fù)責(zé)產(chǎn)生和接收超聲表面波信息； 信號(hào)調(diào)理電路對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行濾波及放大處理； 模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將經(jīng)放大處理后的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)； 存儲(chǔ)器和接口電路對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行高速采樣并將數(shù)據(jù)寫(xiě)入存儲(chǔ)器； 計(jì)算機(jī)終端分析、比較、判斷超聲表面波信息及其信息特征，判定船舶管系泄漏并定位。
2.如權(quán)利要求I所述的基于超聲表面波傳播特性的船舶管系泄漏檢測(cè)裝置，其特征在于所述超聲表面波傳感器包括超聲波發(fā)射電路和超聲表面波探頭。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于超聲表面波傳播特性的船舶管系泄漏檢測(cè)裝置，包括超聲表面波傳感器設(shè)置于管系的首段和末端，負(fù)責(zé)產(chǎn)生和接收超聲表面波信息；信號(hào)調(diào)理電路對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行濾波及放大處理；模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將經(jīng)放大處理后的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；存儲(chǔ)器和接口電路對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行高速采樣并將數(shù)據(jù)寫(xiě)入存儲(chǔ)器；計(jì)算機(jī)終端分析、比較、判斷超聲表面波信息及其信息特征，判定船舶管系泄漏并定位。本實(shí)用新型通過(guò)采集與處理超聲表面波信息來(lái)實(shí)現(xiàn)船舶管系泄漏檢測(cè)、定位與監(jiān)控，從而使船舶管系安全性得以極大提高，為避免因船舶管系泄漏引發(fā)的船舶安全和環(huán)境污染問(wèn)題發(fā)揮巨大作用。
文檔編號(hào)G01N29/04GK202794110SQ20122033679
公開(kāi)日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月12日
發(fā)明者彭中波, 印洪浩, 張敏, 韓雪峰, 嚴(yán)峻, 劉躍沖 申請(qǐng)人:重慶交通大學(xué)