专利名称：一种基于超声表面波传播特性的船舶管系泄漏检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种船舶管系泄漏检测装置。
背景技术：
现代船舶为满足船舶航行、作业、安全和船员生活要求，设置有各种功能不同的管路系统(以下简称“船舶管系”)，包含燃油、润滑油、冷却水，压载水、消防水、液压传动、液货装卸等多个子系统，是确保船舶主机、辅助机械、电气设备正常运转，保证船舶安全航行、停泊和作业的重要系统，更是船舶使用寿命的基本保证。船舶管系由于生产设计、工艺材料、运行管理等多方面的原因，管系破损泄漏难以避免。船舶管系泄漏轻则造成设备故障、货差货损，影响船舶正常营运；重则导致设备破坏或结构毁坏、人员伤亡、沉没事故，甚至造成环境和生态灾难，已成为影响船舶营运安全和环境安全的突出隐患。 为了防范和降低船舶管系泄漏造成的危害和风险，各国造船机构投入了大量的人力及经费对船舶管系的防护进行研究，采用了包括“合理选用管材，管系生产设计优化管系布局，改进管系生产和加工工艺，设置管弄和套管加强防护，管道化学清洗和钝化防腐，安装和维修中管路无损探伤，管路试压”等等诸多技术手段，但基本集中在船舶管系的设计、制造和加工工艺方面，以预防泄漏产生为主。目前，船舶管系运行管理主要依靠船员的定期观察和维护，船员通过目视观察管路仪表读数和泄漏介质来判断泄漏状况。这种基于个人经验的传统检漏方法，无法准确判断管系泄漏的具体情况，且都是进行泄漏故障的事后处理。对于船舶管系泄漏，国内外还没有实时在线故障监测与诊断的技术和设备。

实用新型内容本实用新型的目的是提供一种基于超声表面波传播特性的船舶管系泄漏检测装置。为了实现上述目的，采用以下技术方案一种基于超声表面波传播特性的船舶管系泄漏检测装置，其特征在于所述装置包括超声表面波传感器设置于管系的首段和末端，负责产生和接收超声表面波信息；信号调理电路对接收信号进行滤波及放大处理；模/数转换模块将经放大处理后的模拟信号转换为数字信号；存储器和接口电路对数字信号进行高速采样并将数据写入存储器；计算机终端分析、比较、判断超声表面波信息及其信息特征，判定船舶管系泄漏并定位。所述超声表面波传感器包括超声波发射电路和超声表面波探头。本实用新型具有以下几个优点I、超声表面波沿固体表面传播，与材料表层相互作用相当明显，且具有激发效率高、不易衰减的特征；2、船舶管系始终处于强噪声、强振动环境下，测量信号信噪比低，频率成分丰富，而超声表面波频率成分独立，易于检测。3、船舶管系流体种类复杂，沿程温降引起流体物性变化，而超声表面波检测与流体种类、特性无关，具有“易适应性”的特点；4、不需要在管壁上打孔，设置引压管，不对管道的安全性造成任何影响；5、不需要通过关闭阀门产生水击波激励的方式来检测，不会对流体的运动状态造成干扰；6、避免周向安装超声波探头。说明书附图
图I为本实用新型实施例的结构示意图；图2为实施例的流程图；图3为实施例中探头的安装图；图4为管道在没有泄漏，且无调泵调阀等操作时，处于正常稳定运行工况时表面波信号的功率谱密度曲线；图5为管道泄漏时，表面波信号的功率谱密度曲线；图6为调泵调阀等正常操作时，表面波信号的功率谱密度曲线。图4、图5和图6中的纵坐标为加速度功率谱密度，单位是m2/s3，横坐标为频率，单位是Hz。
具体实施方式
以下结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。基于超声表面波船舶管系泄漏检测方法的具体步骤为I、在管道首、末两端设置超声表面波传感器产生沿管壁传播的超声表面波信号。2、利用计算机信息终端分别记录船舶管系“正常稳定运行”、“调节泵”、“调节阀”、“由于管壁裂痕出现泄漏”四种过程中超声表面波信号的功率谱曲线，并利用专用软件分析这些曲线并提取其信息特征和周期特征，并将这些信息特征记录于信息终端中。3、实时获取超声表面波信号功率谱曲线，利用计算机信息终端实时提取其信息特征，并将实时信息与第2步中所记录的超声信号曲线的信息特征进行比较，从而自动判定船舶管系泄漏。4、判定泄漏之后，通过首末端表面波的始波信号广义互相关时延估计，精确地计算出首末端超声波时延，根据超声波声速，计算定位泄漏点。如图I所示，从硬件方面来看，本实施例包括的硬件为超声波发射电路使得超声表面波探头发出超声表面波，同时超声表面波探头也可以对回波进行采集。信号调理电路对接收信息进行滤波及放大处理。模/数转换模块负责将模拟信号转换为数字信号以供下一步使用。存储器和接口电路按照采样时钟对该模拟信号进行高速采样并将数据写入存储器。存储器写满后，停止写数据，向计算机终端传送信号，将存储器数据依次读入计算机。[0039]时序控制电路为各工作部分分配工作时钟。计算机终端负责分析、比较、判断超声表面波信息及其信息特征，判定船舶管系泄漏并定位。具体的，利用本实施例做泄漏检测与定位流程如图2所示①系统上电时首先由时序控制电路发出系统复位信号将系统中各相关硬件置成初始状态，同时系统为模/数转换部件分配工作时钟。 ②时序控制电路向超声换能器发出一定频率的控制触发脉冲，激励出高电压，使得位于管道首、末端的超声表面波传感器探头发射超声波，超声波通过耦合剂投射到管壁上产生表面波。③探头接收到相应的始波信号，始波信号通过信号调理电路送入模/数转换芯片，按照采样时钟对该模拟信号进行高速采样并将数据写入存储器。④存储器写满后，停止写数据，向计算机传送信号，将存储器数据依次读入计算机。如图3所示，探头A和探头B发出超声表面波信号。⑤如图4至图6所示，由于功率谱密度具有单位频率的平均功率量纲，故通过此曲线可判断信号的能量随着频率的分布情况。在不同工况以及管道泄漏前后，由于调泵、调阀和管道表面裂痕等因素会诱发声表面波的不同反射、透射，造成信号功率谱曲线特征差别，以此曲线的功率衰减度和奇异点频率为泄漏征兆参数，即可判定泄漏。计算机终端负责接收信号并分析、比较、判断超声表面波功率谱曲线特征，判定船舶管系泄漏。⑥判定泄漏之后，通过首末端表面波始波信号广义互相关时延估计，精确地计算出首末端超声波时延，根据超声波声速，计算定位泄漏点。至此，基于超声表面波传播特性的船舶管系泄漏检测与定位过程结束。本实用新型通过采集与处理超声表面波信息来实现船舶管系泄漏检测、定位与监控，从而使船舶管系安全性得以极大提高，为避免因船舶管系泄漏引发的船舶安全和环境污染问题发挥巨大作用。
权利要求1.一种基于超声表面波传播特性的船舶管系泄漏检测装置，其特征在于所述装置包括 超声表面波传感器设置于管系的首段和末端，负责产生和接收超声表面波信息； 信号调理电路对接收信号进行滤波及放大处理； 模/数转换模块将经放大处理后的模拟信号转换为数字信号； 存储器和接口电路对数字信号进行高速采样并将数据写入存储器； 计算机终端分析、比较、判断超声表面波信息及其信息特征，判定船舶管系泄漏并定位。
2.如权利要求I所述的基于超声表面波传播特性的船舶管系泄漏检测装置，其特征在于所述超声表面波传感器包括超声波发射电路和超声表面波探头。
专利摘要本实用新型公开了一种基于超声表面波传播特性的船舶管系泄漏检测装置，包括超声表面波传感器设置于管系的首段和末端，负责产生和接收超声表面波信息；信号调理电路对接收信号进行滤波及放大处理；模/数转换模块将经放大处理后的模拟信号转换为数字信号；存储器和接口电路对数字信号进行高速采样并将数据写入存储器；计算机终端分析、比较、判断超声表面波信息及其信息特征，判定船舶管系泄漏并定位。本实用新型通过采集与处理超声表面波信息来实现船舶管系泄漏检测、定位与监控，从而使船舶管系安全性得以极大提高，为避免因船舶管系泄漏引发的船舶安全和环境污染问题发挥巨大作用。
文档编号G01N29/04GK202794110SQ20122033679
公开日2013年3月13日 申请日期2012年7月12日 优先权日2012年7月12日
发明者彭中波, 印洪浩, 张敏, 韩雪峰, 严峻, 刘跃冲 申请人:重庆交通大学