【正文】 氣體泄漏超聲檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 摘 要 隨著工業(yè)的發(fā)展，各種氣體包括易燃易爆、有毒氣體的種類和應(yīng)用范圍都得到增加，傳統(tǒng)的氣體泄漏檢測(cè)方法，如壓差法、氣泡法等，有其局限性，不僅操作復(fù)雜，對(duì)技術(shù)人員要求較高，而且不具有實(shí)時(shí)性。迫切需要各種方法簡(jiǎn)單，準(zhǔn)確性可靠的檢測(cè)方法。本文 介紹了一種氣體泄漏超聲檢測(cè)系統(tǒng) ,在分析小孔氣體泄漏產(chǎn)生超聲波的原理的基 礎(chǔ) 上 ,闡述了該檢測(cè)系統(tǒng)的原理及設(shè)計(jì)方案。該系統(tǒng)能對(duì)各種壓力容器的孔隙泄漏所產(chǎn)生的微弱超聲信號(hào)進(jìn)行精確檢測(cè)。該系統(tǒng)利用技術(shù)對(duì)泄漏所產(chǎn)生的超聲波信號(hào)進(jìn)行分析處理和聲壓級(jí)計(jì)算 ,從 而實(shí)現(xiàn)對(duì)泄漏的檢測(cè)及泄漏量的估算 。通過(guò)超聲波檢測(cè)，正確地判斷和定位產(chǎn)生泄漏位置，對(duì)于提高企業(yè)的生產(chǎn)效率，節(jié)約能源，確保安全具有重大意義。 在 通過(guò) 對(duì)超聲波性質(zhì)的研究中，我們發(fā)現(xiàn)超聲波是一種高頻短波，并且它在空氣中傳播具有很強(qiáng)的方向性?；诖颂匦?，我設(shè)計(jì)了一套超聲波檢測(cè)電路，該電路包括了模擬電路與數(shù)字電路，其中模擬電路包含了信號(hào)放大電路和音頻處理電路；數(shù)字電路由單片機(jī)和 LCD、鍵盤等外圍設(shè)備組成。在對(duì)超聲波信號(hào)的處理的過(guò)程中，信號(hào)經(jīng)過(guò)放大濾波以后，一路交給單片機(jī)處理，并在顯示屏上讀出信號(hào)的強(qiáng)度與流速；另 一路通過(guò)降頻轉(zhuǎn)化為可聽(tīng)聲，從而實(shí)現(xiàn)檢測(cè)的目的。 關(guān)鍵詞： 單片機(jī) ； 聲壓級(jí) ； 本底噪聲 ； 泄漏超聲波 Abstract Along with the industry development, each kind of gas including is flammable explosive, the virulent gas type and the application scope all obtains the increase, the traditional gas divulges the examination method, like presses the method of difference, Air bubble method and so on, has its limitation, not only operates plex, requests to the technical personnel high, moreover does not have timeliness. Urgent need each method is simple, accurate reliable examination method. This article introduced one kind of gas divulges the supersonic examination system, divulges in the analysis eyelet gas has in the ultrasonic wave principle foundation, elaborated this examination system principle and the design proposal. This system can divulge the weak supersonic signal to each kind of pressure vessel hole which produces to carry on the precise examination. This system to divulges the ultrasonic wave signal using the technology which produces to carry on analysis processing and the acoustic pressure level putation, thus realizes to the examination which divulges and divulges quantity estimate. Through the ultrasonic wave examination, correctly the judgement and the localization produces divulges the position, regarding enhances the enterprise the production efficiency, saves the energy, guarantees safely has the great significance. In through to the supersonic wave archery target research in, we discovered the ultrasonic wave is one kind of high frequency short wave, and it disseminates in the air has the very strong directivity. Based on this characteristic, I have designed a set of ultrasonic waves examinations electric circuit, this electric circuit has included the analogous circuit and the digital circuit, analogous circuit has contained the signal enlargement electric circuit and the audio frequency processing electric circuit。 The digital circuit by auxiliary equipment and so on the monolithic integrated circuit and LCD, keyboard is posed. In to the ultrasonic wave signal processing process in, the signal after enlarges after the filter, a group gives monolithic integrated circuit processing, and on display monitor read signal intensity and speed of flow。 Another group through falls the frequency to transform for may listen to the sound, thus realization examination goal. Keywords： Monolithic integrated circuit。 Acoustic pressure level。 Background noise。 Divulges the ultrasonic wave 目 錄 引言 ???????????????????????????? 1 1 方 案 的 選 擇 與 論證 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 1 方案一 ……………………………………………………………………………… 1 1 . 1 . 1 絕 對(duì) 壓 力法 …………………………………… …………………………………… 1 方案二 ………………………………………………………………………… 2 壓差法 ……………………………………………………………………………… 2 方案三 ……………………………………………………………………………… 2 超聲波檢測(cè)法 ………………………………………………………………………… 2 2 氣 體 泄 漏 檢 測(cè) 的 設(shè) 計(jì) 原理 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 2 2 . 1 氣 體 泄 漏 產(chǎn) 生 超 聲波 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 2 2 . 2 聲 壓 與 泄 漏 量 的 關(guān)系 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 3 3 超 聲 檢 測(cè) 電 路 設(shè) 計(jì) 原 理 與 各 單 元 電 路 的 概述 … ………………………… 4 3 . 1 電 路 系 統(tǒng) 的 硬 件 實(shí) 現(xiàn) 過(guò)程 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 4 各單元電路的介紹 … … …… … …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… … 5 3 . 2 . 1 超 聲 探 頭 的 原理 … … ……… …… ……… ……… …… ……… ……… …… …… 5 前置放大電路 ………………………………… …………………………………… 6 3 . 2 . 3 帶 通 濾 波器 …………………………………………………………………… 7 精密檢波電路 …………………………………………………………………… 9 A/D 轉(zhuǎn)換電路 ………………………………………………… …… ……………… 9 3 . 2 . 6 單 片 機(jī) 與 L C D 、 鍵 盤 的 連 接 電 路 的 設(shè)計(jì) … … … … … … … … … …… … … … … … … 10 3 . 2 . 7 本振電路 ……………………………………………… …… …………………… … 14 3 . 2 . 8 混頻電路 ………………… ……………………………… …… …………………… 15 3 . 2 . 9 低通濾波 ……………………………………………… …… …………………… 15 3 . 2 . 1 0 音 頻 功 放 電路 … ……… ……… ……… ……… ………… … …… …… ………… … 17 整流濾波電路與穩(wěn)壓電路 … … … … … … … … … … … … … … … … … … …… …… 17 4 超 聲 檢 測(cè) 的 軟 件 設(shè)計(jì) … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 24 5 電 路 的 調(diào) 試 過(guò)程 ………………………………………………………… 25 6 結(jié)論 ………………………………………… ……………………… 26 謝辭 ??????????????????????????? 2 7 參考文獻(xiàn) ?????????????????????????? 28 附錄 ???????????????????????????? 29 引言 傳統(tǒng)的泄漏檢測(cè)方法是將待測(cè)物品充入水或其它介質(zhì)，通過(guò)觀察，測(cè)量在特定時(shí)間內(nèi)充入介質(zhì)的減少量 (如通過(guò)檢測(cè)液面的降低等 )來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這是一種直接的測(cè)量方式。基于這種方法又派生出另一種方法，即將待測(cè)物品充入一定壓力的氣體介質(zhì) (通常為壓縮空氣 )，而后置水中觀察， 以被測(cè)物品周圍是否產(chǎn)生氣泡作為是否泄漏的標(biāo)準(zhǔn)。 隨著技術(shù)的進(jìn)步及檢測(cè)方法的改善，所謂 “ 絕對(duì)不漏 ” 或 “ 無(wú)泄漏 ” 只是一個(gè)數(shù)量上的概念，這一觀念，已被人們所接受。判別一個(gè)測(cè)量物品漏或者不漏需要一個(gè)更為準(zhǔn)確的、數(shù)量上的標(biāo)準(zhǔn)，特別是對(duì)一些需測(cè)量微小泄漏的場(chǎng)合。 泄漏檢查儀的出現(xiàn)為以上問(wèn)題提供了一個(gè)較好的解決辦法，它使得泄漏檢測(cè)過(guò)程更加便捷，測(cè)量結(jié)果也更為可靠。在采用泄漏檢查儀的基礎(chǔ)上，再輔以上、下料機(jī)構(gòu)、自動(dòng)密封裝置及電氣控制、液壓、氣動(dòng)系統(tǒng)等等即可組成一個(gè)可用于加工生產(chǎn)線上的泄漏檢查設(shè)備 —— 試漏機(jī)。試漏檢查 儀的出現(xiàn)使得零部件的泄漏在線檢測(cè)成為可能，采用這種裝置可滿足批量生產(chǎn)中對(duì)零部件泄漏情況檢測(cè)的要求，大幅提高產(chǎn)品的品質(zhì)質(zhì)量。 本課題主要 設(shè)計(jì)一種氣體泄漏檢測(cè)系統(tǒng) 。 1 方案的選擇與論證 方案一 絕對(duì)壓力法 絕對(duì)壓力法測(cè)量系統(tǒng)如圖 11所示，由氣源、空氣過(guò)濾器、壓力表、充氣閥、壓力傳感器等部分組成。測(cè)量過(guò)程如下： 圖 11 絕對(duì)壓力法測(cè)量原 理 充氣：充氣閥開啟，向待測(cè)件內(nèi)充入規(guī)定壓力的氣體； 穩(wěn)定：充氣閥關(guān)閉，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后使得充入氣體達(dá)到一個(gè)測(cè)量所必須的穩(wěn)定狀態(tài)。壓力傳感器將穩(wěn)定階段結(jié)束 (測(cè)量階段開始 )前的壓力值設(shè)定為一個(gè)測(cè)量的零點(diǎn)； 測(cè)量：在規(guī)定的測(cè)量時(shí)間內(nèi)，檢測(cè)系統(tǒng)檢出壓力的變化值 ΔP ，與設(shè)定的壓力變化極限值進(jìn)行比較，從而做出合格或不合格的判定； 排氣：測(cè)量結(jié)束后將測(cè)試件內(nèi)部氣體排入大氣中。 典型的測(cè)量壓力 時(shí)間之間關(guān)系如圖 12所示。 圖 12 測(cè)量壓力 時(shí)間曲線 方案二 壓差法 壓差法測(cè)量原理見(jiàn)圖 13。壓差法測(cè)量過(guò)程與絕對(duì)壓力法相似，與絕對(duì)壓力法不同之處在于壓差法采用一個(gè)參考件加入測(cè)量系統(tǒng)中，用壓差傳感器記錄測(cè)量階段