[實用新型]無線超聲泄漏檢測變送器

有效

• 申請號: 200920286586.7
• 申請日: 2009-12-29
• 公開（公告）號: CN201569549U
• 公開（公告）日: 2010-09-01
• 發明（設計）人: 林琦彬;王超;何杏宇;黃冠宇;鄭麗國
• 申請（專利權）人: 上海工業自動化儀表研究院
• 主分類號: G01M3/24
• 分類號: G01M3/24
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根

技術領域

本實用新型涉及一種檢測變送器，特別涉及一種基于IEEE?802.15.4的無線超聲泄漏檢測變送器。

背景技術

目前，工業應用中均大量采用儲存和輸送壓縮氣體的壓力容器，例如氣罐、氣缸、煤氣管道等。由于材料老化、防腐層被破壞、操作不當等各種原因，容器和閥門會產生漏孔從而引發泄漏。據相關估計，工業上由于泄漏而損失掉的壓縮氣體平均占到40％左右。泄漏影響著工業生產過程的質量和安全性，不但會造成不必要的能源浪費，而且如果泄漏的氣體是有害氣體的話，還會對空氣造成污染，或對對人體造成一定傷害。因此，準確地判斷和定位產生泄漏的位置，對于提高企業的生產效率和節約能源具有重大的意義。

傳統的泄漏檢測方法有絕對壓力法、壓差法、氣泡法等，操作復雜并且對技術人員要求較高，而且不具有實時性。目前，工業上廣泛利用泄漏產生超聲波的原理來進行泄漏檢測。即出現漏點時，氣體就會從漏孔沖出。當漏孔尺寸較小且雷諾數較高時，沖出的氣體就會形成湍流。湍流在漏孔附近會產生一定頻率的聲波，聲波振動的頻率與漏孔的大小有關。漏孔較大時，人耳可聽到漏氣聲；漏孔很小且聲波頻率高于20kHz時，人耳就聽不到了。但它們能在空氣中傳播，這種傳播被稱作空載超聲波。通過泄漏超聲頻譜分析，檢測超聲信號的強度，確定閥門是否存在漏點。

發明內容

本實用新型是針對現在傳統的閥門、管道泄漏檢測方法上存在操作復雜性、準確性和不實時的問題，提出了一種無線超聲泄漏檢測變送器，使用簡單，而且準確可靠。

本實用新型的技術方案為：一種無線超聲泄漏檢測變送器，包括信號采集板、數字信號處理模塊、無線射頻通訊模塊，泄漏信號由超聲波傳感器傳入信號采集板，經信號采集板輸出到數字信號處理模塊進行處理，將數據輸出到無線射頻通訊模塊，由無線射頻通訊模塊發送輸出。

所述數字信號處理模塊包括數字處理器芯片與外圍電路，外圍電路由JTAG編程口、時鐘電路、存儲芯片組成，信號采集板經SPI總線連接數字信號處理模塊的輸入，無線射頻通訊模塊通過SPI總線方式連接數字信號處理模塊輸出。

所述信號采集板包括電源芯片、信號放大芯片、基準芯片、和模數轉換芯片，電源芯片給各個芯片提供固定電壓，基準芯片產生的電壓提供給信號放大芯片，泄漏信號經超聲波傳感器采集，由輸入端經過信號放大芯片放大、濾波后，再由模數轉換芯片進行轉換，模數轉換芯片其輸出端鏈接SPI總線送至數字信號處理模塊。

本實用新型的有益效果在于：本實用新型無線超聲波泄漏檢測變送器，可以準確判斷氣體泄漏，實現實時監督閥門和管道并反映泄漏量情況，射頻模塊化設計可以保證射頻通訊的性能，保證通訊的距離和通訊質量。

附圖說明

圖1為本實用新型信號采集板的原理框圖；

圖2為本實用新型數字信號處理模塊的原理框圖；

圖3為本實用新型數字信號處理模塊的程序框圖；

圖4為本實用新型中基于IEEE?802.15.4的射頻模塊原理圖；

圖5為本實用新型無線超聲波泄漏檢測變送器的總體結構框圖。

具體實施方式

如圖1所示信號采集板的框圖，信號采集板，由電源芯片1、信號放大芯片3、基準芯片2、和模數轉換芯片4組成，其中電源芯片產生固定電壓提供給各個芯片，基準芯片產生的電壓提供給放大芯片。泄漏信號經超聲波傳感器采集，由輸入端經過信號放大芯片放大、濾波后，再由模數轉換芯片進行轉換，模數轉換芯片其輸出端鏈接SPI(Setial?Peripheral?Interface串行外圍設備接口)總線送至數字信號處理模塊。

如圖2所示為數字信號處理模塊。數字處理模塊，包括數字處理器芯片8(TMS320VC5409)與外圍電路，外圍電路由JTAG編程口6、時鐘電路7、存儲芯片5組成。時鐘電路提供DSP芯片時鐘信號，JTAG接口提供調試的需要，存儲芯片提供程序和數據存儲。信號采集板經SPI總線連接數字信號處理模塊的輸入，無線射頻通訊模塊通過SPI總線方式連接數字信號處理模塊輸出。所述DSP芯片通過SPI總線讀取信號后，經過對數字濾波后對數字信號進行處理再進行泄漏量估算，衡量泄漏的級別，并將數值輸出到無線射頻通訊模塊。數字信號處理模塊程序框圖如圖3所示，DSP芯片上電后完成硬件端口初始化和軟件的初始化后，進入等待狀態。假設有信號傳輸進來，則接收傳輸過來的數據，并對其進行數字濾波和信號處理后確定是否存在泄漏。若屬于泄漏信號，則對其進行進一步的數字信號處理后，估算泄漏量并衡量泄漏量的級別。最后用SPI總線方式將數據輸出到無線射頻通訊模塊。