[發(fā)明專利]基于聲檢測與盲信號分離的氣密性監(jiān)測方法與裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410503644.2
• 申請日: 2014-09-26
• 公開（公告）號: CN104316277A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 湯曉君;趙明;寇福林;張徐梁;薛慧云
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: G01M3/24
• 分類號: G01M3/24
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及容器、壓縮機(jī)、管道、輪胎等與外部環(huán)境存在壓力差的設(shè)備的氣密性、漏氣檢測與在線監(jiān)測領(lǐng)域，特別涉及一種基于聲檢測與盲信號分離的氣密性監(jiān)測方法與裝置。

【背景技術(shù)】

氣密性是容器、壓縮機(jī)等設(shè)備的一個(gè)非常重要的參數(shù)，常規(guī)氣密性檢測方法包括壓力法、流量法和氣泡法。壓力法在容器中放入聲傳感器，并加壓充氣，然后將容器密封。一段時(shí)間后，如果容器內(nèi)氣壓降低，則表明存在漏氣，下降速度越快，表明漏氣越嚴(yán)重。流量測量法即在被測容器和一個(gè)密閉容器之間裝一個(gè)流量計(jì)，在被測容器存在泄漏時(shí)，密閉容器內(nèi)的氣體流向被測容器，于是可通過流量值來判斷存在漏氣的嚴(yán)重程度。氣泡法是將充氣的被測容器置于水缸中，通過觀察是否有氣泡冒出來判斷是否發(fā)生漏氣。如果氣泡大而多，說明漏氣嚴(yán)重，若無氣泡產(chǎn)生，則說明沒有漏氣。此外，還有一種方法叫抹涂法，也就是在被測容器外面抹涂肥皂水等，看是否有氣泡產(chǎn)生。

氣泡法可確定漏氣位置，漏氣點(diǎn)數(shù)，但無法定量監(jiān)測漏氣量，肉眼觀察時(shí)間長了，容易產(chǎn)生疲勞。為了克服這一問題，近年來，相關(guān)技術(shù)人員開發(fā)了機(jī)器視覺法，即采用圖像識別的方法來觀察氣泡的大小與數(shù)量，從而確定漏氣量。機(jī)器視覺法要求采用高速攝像機(jī)，而且要三個(gè)面進(jìn)行攝像，因此成本較高；壓力測量法適用于容器較小，壓力較大的情況，但在容器較大，漏氣速度較小時(shí)，由于壓力變化速度太慢，分辨率很低。而且，這種方法需要將壓力聲傳感器放置在容器內(nèi)，將信號線引出來，這本身會影響到氣密性的測量。首先，引線端子所能承受的壓力有限，這會影響到容器的壓力測試上限，其次接線端子本身存在氣密性問題；流量測量法還需要一個(gè)恒壓裝置，操作比較繁瑣；此外，這兩種方法均不能確定漏氣位置，也不能確定是否存在多點(diǎn)漏氣。抹涂法同樣可確定漏氣位置，漏氣點(diǎn)數(shù)，但操作麻煩，且無法實(shí)時(shí)監(jiān)測，在高壓容器的氣密性檢測中由于存在爆炸的可能性，還帶有較高的危險(xiǎn)性。

近年來，出現(xiàn)了一些新的漏氣測試方法。包括超聲波法、氦質(zhì)譜法。超聲波采用湍流的寬聲頻特性，采用超聲傳感器測試設(shè)備是否漏氣。這種方法便捷、便宜、直觀、可長時(shí)間在線監(jiān)測、且準(zhǔn)確性好；氦質(zhì)譜法精度高，但成本過高。這兩種方法雖然準(zhǔn)確，但依然無法確定漏氣位置，也不能確定是否存在多點(diǎn)漏氣。

【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明的目的在于，針對現(xiàn)有氣密性檢測技術(shù)的不足，提供了一種準(zhǔn)確的、使用便捷的、可實(shí)現(xiàn)漏氣點(diǎn)定位以及多點(diǎn)漏氣識別的，基于聲檢測與盲信號分離的氣密性監(jiān)測方法與裝置。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

基于聲檢測與盲信號分離的容器氣密性檢測裝置，包括布置在被測容器外側(cè)的多個(gè)聲傳感器，每個(gè)聲傳感器的輸出端分別通過對應(yīng)的信號調(diào)理放大電路與多路同步采樣器的輸入端相連，多路同步采樣器的輸出端與微處理器的輸入端相連，微處理器的輸出端分別與聲光報(bào)警器和顯示屏相連。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，多個(gè)聲傳感器粘貼在被測容器外側(cè)容易發(fā)生漏氣的位置；如果無法確定漏氣概率高的位置，則將多個(gè)聲傳感器均勻分布在被測容器外側(cè)。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，各路聲傳感器的信號調(diào)理放大電路的放大比調(diào)整成一致，即所有聲傳感器與同一個(gè)漏氣發(fā)生源距離相同時(shí)，調(diào)理電路輸出信號的幅值也相同。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，微處理器同步對多路聲傳感器進(jìn)行采樣，并且采樣頻率不低于50kHz。

基于聲檢測與盲信號分離的容器氣密性檢測裝置的檢測方法，包括如下的步驟：

1)判斷各路聲傳感器信號強(qiáng)弱，并進(jìn)行頻譜分析，如果各路聲傳感器信號均弱，即信號幅度在噪聲范圍內(nèi)，頻譜分布寬，趨向于白噪聲，則表明沒有漏氣發(fā)生，不做任何報(bào)警處理，否則進(jìn)入步驟2)；

2)對各路聲傳感器信號兩兩進(jìn)行相關(guān)分析，判斷各路聲傳感器信號波形的一致性，如果各路聲傳感器信號波形基本一致，說明只有一個(gè)漏氣點(diǎn)，且該漏氣點(diǎn)位置靠近于波形幅值相對較大的聲傳感器處，此時(shí)，以三個(gè)信號幅值相對較大的聲傳感器位置為基準(zhǔn)點(diǎn)，以幅值為權(quán)值，進(jìn)行位置加權(quán)，求取發(fā)生漏氣點(diǎn)的位置(x,y,z)，其中，

x＝(x₁ρ₁+x₂ρ₂+x₃ρ₃)/(ρ₁+ρ₂+ρ₃)??(1a)