Устройство для обнаружения течи

 

Использование: изобретение относится к неразрушающему контролю акустическими методами. Сущность изобретения: устройство содержит последовательно включенные микрофон 1, усилитель 2, блок 3 полосовых фильтров, пороговый элемент 9 и индикатор 10. Изобретение отличается тем, что имеет последовательно включенные ограничитель 4 амплитуды по минимуму с регулируемым уровнем ограничения, селектор 7 импульсов по длительности и частотно-импульсный детектор 8, подключенные между выходом блока 3 полосовых фильтров и входом порогового элемента. Устройство также имеет амплитудный детектор 6 и фильтр 5 низкой частоты, причем вход амплитудного детектора 6 соединен с выходом блока 3 полосовых фильтров, выход амплитудного детектора 6 - с выходом фильтра 5 низкой частоты, а выход последнего - с входом управления ограничителя 4 амплитуды. 1 ил.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля акустическими методами и может быть использовано для обнаружения течи на поверхности контролируемого изделия.

Из уровня техники известно устройство для обнаружения течи, содержащее микрофон, усилитель, фильтр, детектор, усилитель мощности, индикатор [1].

Устройство работает следующим образом.

Акустический сигнал от течи преобразуется микрофоном в электрический, усиливается, из него с помощью детектора выделяется сигнал огибающей, который усиливается и сравнивается с порогом. Превышению порога соответствует срабатывание индикатора.

Известно также устройство для обнаружения течи, содержащее микрофон, усилитель, детектор, три пороговых устройства, одно из которых подключено к выходу детектора через блок интегрирования, логический блок и индикаторное устройство [2].

Устройство работает следующим образом.

Акустический сигнал от течи преобразуется в постоянный ток, подается на первое и второе пороговое устройства и через блок интегрирования на третье пороговое устройство. Индикаторное устройство срабатывает по результатам логического анализа выходных сигналов пороговых устройств.

Недостатком известных устройств является недостаточная чувствительность при обнаружении течей, истечение газа из которых происходит без образования турбулентности или сопровождается слабой турбулентностью. Это объясняется тем, что в известных решениях анализируется огибающая сигнала в целом или обусловленная турбулентностью ее низкочастотная часть, содержащая большое количество помех.

Задачей изобретения является повышение чувствительности при заданной вероятности ошибки обнаружения течей.

Поставленная задача решается тем, что устройство для обнаружения течи, содержащее последовательно включенные микрофон, усилитель, блок полосовых фильтров, пороговое устройство и индикатор, дополняется последовательно включенными ограничителем снизу с регулируемым порогом, селектором импульсов по длительности и частотно-импульсным детектором, подключенными между выходом блока полосовых фильтров и входом порогового устройства, а также амплитудным детектором и фильтром низкой частоты, причем вход амплитудного детектора соединен с выходом блока полосовых фильтров, выход амплитудного детектора - с входом фильтра низкой частоты, а выход последнего - с входом управления ограничителя снизу с регулируемым порогом.

Предлагаемое решение позволяет выделить быстроосциллирующую часть огибающей сигнала и после соответствующей ее обработки сравнить с порогом. Это повышает чувствительность при обнаружении течей при заданной вероятности ошибки, так как фиксируются не только течи, сопровождающиеся возникновением сильных турбулентностей, но и течи со слабой турбулентностью или даже при отсутствии таковой. В наибольшей мере преимущества изобретения реализуются при большой полосе пропускания тракта до ограничителя, например при полосе 25 - 60 кГц. При такой полосе в огибающей присутствуют не только медленно меняющиеся составляющие, которые обусловлены турбулентностью, но и быстроосциллирующие составляющие, которые вызваны трением газа о стенки отверстия и рядом других причин.

В предлагаемом устройстве для обнаружения течи сочетаются известные элементы, однако их взаимосвязь позволяет получить новый неожиданный эффект.

Прибор, выполненный на основе предлагаемого решения, обладает высокой чувствительностью при обнаружении течей с заданной ошибкой за счет того, что анализируется быстроосциллирующая часть огибающей сигнала.

На чертеже изображена функциональная схема устройства для обнаружения течи.

Устройство содержит микрофон 1, усилитель 2, блок полосовых фильтров 3, ограничитель снизу с регулируемым порогом 4, фильтр низкой частоты 5, амплитудный детектор 6, селектор импульсов по длительности 7, частотно-импульсный детектор 8, пороговое устройство 9 и индикатор 10.

Работает устройство следующим образом.

Акустический сигнал с помощью микрофона 1 преобразуется в электрический, усиливается и подвергается частотной селекции в блоке полосовых фильтров 3. Блоки 4 - 6 совместно осуществляют ограничение сигнала снизу со следящим порогом. Напряжение следящего порога формируется амплитудным детектором 6 и фильтром низкой частоты 5 и подается на вход управления ограничителя 4. Порог таким образом представляет собой медленно меняющуюся часть огибающей сигнала. Ограничение снизу с подобным порогом позволяет выделить из огибающей сигнала быстроосциллируюущую часть и одновременно отсеять импульсы с малой амплитудой.

На выходе ограничителя наблюдается последовательность импульсов с различными амплитудами и длительностями. Селектор импульсов по длительности 7 устраняет из нее короткие импульсы. Полученную последовательность частотно-импульсный детектор 8 превращает в постоянное напряжение, пропорциональное частоте повторения импульсов. Если это напряжение в пороговом устройстве 9 превышает заданный порог, срабатывает индикатор 10.

На основе прелагаемого устройства разработано несколько модификаций (1Ч-201) течеискателей, обладающих высокой в сравнении с аналогами чувствительностью при заданных ошибках обнаружения, и начат их серийный выпуск. Приборы предназначены для выявления малых утечек воздуха в тормозной магистрали железнодорожных поездов, утечек газа в газовых магистралях и утечек фреона в холодильных установках. Чувствительность одного из них (1Ч-201) при прочих равных условиях оказалась в несколько раз выше в сравнении с течеискателем LDE-10 шведской фирмы SPM.

Формула изобретения

Устройство для обнаружения течи, содержащее последовательно включенные микрофон, усилитель, пороговый элемент и индикатор, отличающееся тем, что оно снабжено блоком полосовых фильтров, подключенным между выходом усилителя и входом порогового элемента, последовательно включенными ограничителем амплитуды по минимуму с регулируемым уровнем ограничения, селектором импульсов по длительности и частотно-импульсным детектором, подключенными между выходом блока полосовых фильтров и входом порогового элемента, а также амплитудным детектором и фильтром низкой частоты, причем вход амплитудного детектора соединен с выходом блока полосовых фильтров, выход амплитудного детектора соединен с выходом фильтра низкой частоты, а выход последнего - с выходом управления ограничителя амплитуды по минимуму.

РИСУНКИ

Рисунок 1