[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 |
| 地址: | 200233 *** | 國省代碼: | 上海;31 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關鍵詞: | 無線 超聲 泄漏 檢測 變送器 | ||
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。
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