一种阀门泄漏的声发射检测装置及方法与流程

本发明涉及声发射检测技术领域，具体涉及一种阀门泄漏的声发射检测装置及方法。

背景技术：

阀门作为一种通用零部件工业用品，在机械、冶金、石化、化工、城建等行业有着广泛应用，安装在气液管路上的阀门，大多要承受高温和高压，如果阀门泄漏，不但会产生能量损失，造成管路运行故障，而且对设备及人员的安全造成威胁。对阀门泄漏进行检测，以了解泄漏的程度并及时维护，为管路的运行安全提供保障。

阀门的泄漏通常发生在阀门开闭的闭合面、阀杆的密封部位、阀门连接处以及阀体等零件破损处，通常可分为外漏和内漏两种，内漏指的是由于介质的冲蚀磨损等原因使得阀门关闭不严，即使将阀门丝杠旋紧到位，由于阀芯和阀体之间仍有缝隙，介质还可以流过去；外漏指的是阀门与连接法兰或连接螺纹之间密封不严导致介质流出连接密封面，或者是阀杆与阀杆上压盘根的压盖间密封不严导致的介质泄漏，或者是阀体毛坯上有沙眼导致的外泄漏。

阀门泄漏时会产生连续型声发射信号，该声发射信号与泄漏量正相关，描述连续型声发射信号的主要参数包括有效值电压(rms)和平均信号电平(asl)，目前可以使用通用型声发射仪采集信号并进行泄漏分析，测试过程中通常需要布置探头与前置放大器，而且声发射仪需要外接电源对其供电，数据分析与报警则是在上位机中实现，整套设备较为繁琐，且布置探头和移动上位机的过程会严重降低检测效率，因此不方便应用于巡检大数量阀门。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种阀门泄漏的声发射检测装置及方法，该装置体积小巧，可手持，同时内置泄漏标定与报警功能，可携带至现场单人快速完成检测。

为实现以上目的，本发明采用如下技术方案，一种阀门泄漏的声发射检测装置，包括声发射传感器和主机，所述主机连接所述声发射传感器，所述声发射传感器包括陶瓷保护片，压电陶瓷和前置放大电路，所述声发射传感器耦合至待测阀门表面，阀门泄漏的声发射信号通过所述陶瓷保护片传递至所述压电陶瓷，所述压电陶瓷将接收到的声发射信号转换为电信号，并通过所述前置放大电路对电信号进行放大处理；

所述主机包括滤波模块、模数转换模块、信号处理模块、处理器模块、fft模块、只读存储器、随机存取存储器和外壳；其中，所述滤波模块的输入端与所述前置放大电路的输出端相连，所述滤波模块的输出端与所述模数转换模块的输入端相连；所述模数转换模块的输出端连接所述fft模块的输入端，所述模数转换模块还与信号处理模块连接，所述信号处理模块控制模数转换模块的采样并且接收模数转换模块输出的数字信号，所述信号处理模块的输出端还与所述处理器模块相连，所述处理器模块分别连接所述fft模块的输出端、只读存储器和随机存取存储器。

优选地，所述主机还包括报警模块，所述报警模块与所述处理器模块连接。

优选地，所述报警模块内设有蜂鸣器和/或闪烁指示灯。

优选地，所述主机表面上还设有键盘和显示模块，所述键盘用于测试、标定和输入设置的数据，所述显示模块用于显示设置的参数和测试结果。

优选地，所述主机内部还设有供电模块，所述供电模块为主机和声发射传感器中的前置放大电路供电。

优选地，所述供电模块为可更换的一次性电池，以保证连续现场检测。

优选地，所述滤波模块为模拟滤波模块。

优选地，所述声发射传感器还包括金属外壳，所述金属外壳能够屏蔽外界信号噪声。

优选地，所述只读存储器完成对测试和标定数据的保存，所述随机存取存储器配合所述处理器模块完成程序运行、声发射参数生成、标定曲线生成处理中存取临时数据。

本发明还提供了一种使用所述声发射检测装置进行阀门检测的方法，其处理步骤如下：

a.将检测装置的声发射传感器耦合在被测阀门表面；

b.检测装置内部预先选择被测阀门型号，按测量键采集定长信号，通过fft谱图分析得到被测阀门泄漏信号频率范围，检测装置根据测试情况设置采样率并选择合适的滤波器；

c.阀门泄漏标定过程：手动控制阀门泄漏大小，同时外接流量计定量表示泄漏量，在检测装置标定界面输入流量计测得的泄漏量值，按测量键得到对应的声发射参数，检测装置内部生成一组标定点，重复上述过程可以得到多组标定点并由此生成标定曲线，用于后续泄漏检测；

d.当只需要定性检测阀门是否泄漏时，可以选择跳过标定过程，直接对被测阀门进行测试，此时装置只显示声发射参数而没有泄漏量参考值；

f.根据步骤c与步骤d两种不同情况，可以选择用泄漏量或声发射参数作为报警变量，预先设定阈值，当检测装置所测得的阀门报警变量值超过对应报警阈值时，检测装置可通过蜂鸣和/或指示灯闪烁提示被测阀门泄漏。

优选地，所述声发射参数为声发射信号有效值电压和平均信号电平。

本发明采用以上技术方案，所述声发射检测装置包括声发射传感器和主机，所述主机包括滤波模块、模数转换模块和fft模块；其中，根据声发射信号经过滤波模块、模数转换模块和fft模块处理后，可降低噪声对声发射信号的干扰，提高检测准确性；所述主机还包括报警模块，当泄漏量、rms或asl数值超过预设报警线时，所述报警模块报警提示当前阀门泄漏；该装置操作简单，可一键完成泄漏检测，同时附带报警功能，体积小，方便操作人员携带至现场巡检，并可针对不同种类阀门调出对应标定曲线，提高检测效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明阀门泄漏的声发射检测方法的流程图；

图2是本发明阀门泄漏的声发射检测装置的结构示意图。

图中：1、声发射传感器；2、主机；3、陶瓷保护片；4、压电陶瓷；5、前置放大电路；6、滤波模块；7、模数转换模块；8、信号处理模块；9、处理器模块；10、fft模块；11、只读存储器；12、随机存取存储器；13、外壳；14、报警模块；15、键盘；16、显示模块；17、供电模块；18、金属外壳。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

如图1所示，本发明提供了一种阀门泄漏的声发射检测方法，其具体处理步骤如下：

a.检测装置开机初始化；

b.选择是否使用上次关机前的配置，如果选择“否”跳转至步骤c，如果选择“是”需要继续选择是否使用已有标定曲线，如果选择“否”跳转至步骤f，如果选择是跳转至步骤；

c.选择阀门型号，然后将声发射传感器1耦合至被测阀门周围平坦处，对被测阀门进行信号采集；

d.根据采集到的声发射波形信号生成fft谱图，通过fft谱图确定信号频率范围，并选择对应频段的滤波器；

e.选择是否进行泄漏量标定，如果选择“是”跳转至步骤f，如果选择“否”跳转至步骤j；

f.选用对应型号阀门，外接流量计，手动旋转被测阀门使阀门通过流量为某一稳定值；

g.在检测装置标定界面输入当前流量值，点击测试，生成对应声发射参数(rms和asl)，得到一组标定点；

h.选择是否结束泄漏量标定，如果选择“是”，检测装置自动生成标定曲线并跳转至步骤i，如果选择“否”跳转至步骤f；

i.测试阀门，得到声发射参数与其对应的泄漏量，以泄漏量作为判据变量，当测量的泄漏量超过预设报警阈值时，报警模块14发出报警提示信息；

j.测试阀门，得到声发射参数,以声发射参数作为判据变量，当测量的声发射参数超过预设报警阈值时，报警模块14发出报警提示信息。

需要补充说明的是，步骤h中所述标定曲线生成需要至少两组标定点，标定点数量越多所得到的泄漏量参考值越准确。本发明所述的被测阀门泄漏为阀门气体泄漏或液体泄漏。

如图2所示，本发明还提供了一种阀门泄漏的声发射检测装置，包括声发射传感器1和主机2，所述主机2连接所述声发射传感器1，所述声发射传感器1包括陶瓷保护片3，压电陶瓷4和前置放大电路5，所述声发射传感器1耦合至待测阀门表面，阀门泄漏的声发射信号通过所述陶瓷保护片3传递至所述压电陶瓷4，所述压电陶瓷4将接收到的声发射信号转换为电信号，并通过所述前置放大电路5对电信号进行放大处理；

所述主机2包括滤波模块6、模数转换模块7、信号处理模块8、处理器模块9、fft模块10、只读存储器11、随机存取存储器12和外壳13；其中，所述滤波模块6的输入端与所述前置放大电路5的输出端相连，所述滤波模块6的输出端与所述模数转换模块7的输入端相连；所述模数转换模块7的输出端连接所述fft模块10的输入端，所述模数转换模块7还与信号处理模块8连接，所述信号处理模块8控制模数转换模块7的采样并且接收模数转换模块7输出的数字信号，所述信号处理模块8的输出端还与所述处理器模块9相连，所述处理器模块9分别连接所述fft模块10的输出端、只读存储器11和随机存取存储器12。

进一步地，所述主机2还包括报警模块14，所述报警模块14与所述处理器模块9连接。

可以理解的是，所述报警模块14内设有蜂鸣器和/或闪烁指示灯，报警模块14通过蜂鸣器发声和/或指示灯不停闪烁的形式来发出报警提示信息。

需要补充说明的是，所述主机2表面上还设有键盘15和显示模块16，所述键盘15用于测试、标定和输入设置的数据，所述显示模块16用于显示设置的参数和测试结果。

需要进一步补充说明的是，所述主机2内部还设有供电模块17，所述供电模块17为主机2和声发射传感器1中的前置放大电路5供电，所述供电模块17为可更换的一次性电池，以保证连续现场检测。

优选地，所述滤波模块6为模拟滤波模块。

此外，所述声发射传感器1还包括金属外壳18，所述金属外壳18能够屏蔽外界信号噪声。

具体地，所述只读存储器11完成对测试和标定数据的保存，所述随机存取存储器12配合所述处理器模块9完成程序运行、声发射参数生成、标定曲线生成处理中存取临时数据。

本发明采用以上技术方案，所述声发射检测装置操作简单，可一键完成阀门泄漏检测，同时附带报警功能；体积小，方便操作人员携带至现场巡检；可针对不同种类阀门调出对应标定曲线，提高了检测效率。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。