閥門檢測裝置設計

閥門聲發(fā)射檢測系統(tǒng)設計

   氣管道閥門內(nèi)漏檢測系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和分析軟件兩部分組成，硬件由聲發(fā)射傳感器、放大器、數(shù)據(jù)采集器組成，在功能上完成閥門內(nèi)漏過程聲發(fā)射信號的采集、放大、傳輸作用；軟件部分負責對采集信號的分析與處理、確定閥門內(nèi)漏程度以及對分析結果的顯示、存儲與打印。聲發(fā)射檢測過程可分為信號輸入、數(shù)據(jù)分析及結果輸出三個階段。

聲發(fā)射傳感器不同于加速度傳感器，它在收到應力波作用時通過壓電晶片自身的諧振變形將待檢測物體應力波轉(zhuǎn)換為電壓信號輸出。聲發(fā)射傳感器按照結構可以劃分為接觸式和非接觸式兩種類型，由于閥門內(nèi)漏過程噴流聲發(fā)射信號微弱并伴隨較強的環(huán)境噪聲，為了提高檢測的準確性和性，本文采用ＳＲ４０Ｍ諧振發(fā)射傳感器，檢測頻率范圍：15～70KHZ；諧振頻率：40khz；靈敏度峰值不小于75DB。檢測過程中將傳感器接收面與待檢測物體表面之間用耦合劑耦合后外加磁性夾具固定，以內(nèi)漏源發(fā)出的聲發(fā)射信號以彈性波的形式通過閥壁和耦合劑層時在   小損失的情況下傳播到壓電晶片上。壓電晶片將彈性波轉(zhuǎn)換成電壓信號輸出過程中，由于壓電晶片產(chǎn)生的電荷量很小并且具有很高的內(nèi)阻抗，因而為了輸出壓電晶片產(chǎn)生的微弱信號，需要在傳感器后端安裝輸入阻抗較高的前置放大器將檢測信號進行放大輸出，本文采用前置放大器增益為40DB；輸入阻抗大于50MΩ；輸出阻抗：50Ω；輸出電壓：0～10V。數(shù)據(jù)采集器同樣為聲發(fā)射檢測系統(tǒng)的重要組成部分之一，它可以地將經(jīng)放大器放大后的模擬信號通過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化成二進制數(shù)字信號傳輸位機進行信號分析與處理。

本文采用   mcc公司的采集器，可進行8路單端輸入和4路差分輸入，每秒   高可采一百萬個樣點，13位A/D轉(zhuǎn)換，單端輸入范圍0～10v。

聲發(fā)射信號分析方法及軟件實現(xiàn)閥門內(nèi)漏過程聲發(fā)射信號本身具有不確定性、多樣性及環(huán)境干擾大等特點，使得聲發(fā)射特征信號處理與分析成為確定閥門內(nèi)漏檢測結果準確度的難點和瓶頸，筆者結合閥門內(nèi)漏聲發(fā)射特點采用小波分析的方法對檢測信號進行變時窗分析，即對信號中的低頻分量采用較寬的時窗，對高頻分量采用較窄的時窗分析，同時提取聲發(fā)射信號在不同頻率范圍內(nèi)的時域信號特征參數(shù)和頻域特征參數(shù)。具體分析過程為對聲發(fā)射信號進行4層小波分解，共分解成5個頻率帶，對每一個頻率帶內(nèi)的信號分別重構回原始信號，在時域范圍內(nèi)提取均方根值；在頻率范圍內(nèi)提取頻譜峰值。將特征參數(shù)同內(nèi)漏率進行對比分析，建立對應關系模型。

在基于圖形化編程語言下相應的聲發(fā)射信號檢測分析軟件，軟件包括數(shù)據(jù)采集模塊、時域分析模塊（時域圖形、均方根值）、頻域分析模塊（幅值譜圖、峰值）以及集成了對分析結果的顯示、存儲與打印功能。