AT400637B - Verfahren und einrichtung zum aufspüren eines aus einer oberfläche austretenden leckagestromes - Google Patents

Description

AT 400 637 B

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Einrichtung zum Aufspüren eines aus einer Oberfläche austretenden Leckagestromes.

Beim Austreten eines Leckagestromes aus einer Oberfläche entstehen charakteristische Schwingungen. Es ist bekannt, durch eine Erfassung und Auswertung solcher Schwingungen Leckagen festzustellen. 5 Ein bekanntes nach dieser Methode arbeitendes Lecksuchgerät nach dem Patent US 4,287,581 besteht aus einem Mikrofon, einem Verstärker, einem Filter, einem Detektor, einem Leistungsverstärker und einer Anzeigeeinheit. Bei diesem Gerät wird das von dem Leckagestrom verursachte akustische Signal in ein elektrisches Signal umgewandelt, aus dem durch Amplitudenmodulation ein Einhüllendensignal erzeugt wird, das nach vorheriger Verstärkung mit einem vorgegebenen Schwellensignal verglichen wird. Dabei ist io das Schwellensignal so ausgelegt, daß dessen Überschreitung durch das aus der Messung stammende Signal das Vorhandensein eines Lecks bedeutet.

Ein weiteres Lecksuchgerät ist aus JP-B-63-67 344 bekannt. Dieses besteht aus einem Mikrofon, einem Verstärker, einem Detektor und drei Schwelleneinheiten. Eine der Schwelleneinheiten ist an den Detektorausgang durch einen Integrationsblock, einen Logikblock und eine Anzeigeneinheit angeschlossen. 15 Dieses Gerät funktioniert wie folgt.

Das akustische Signal eines Leckagestromes wird in ein elektrisches Signal verwandelt, das in Gleichstrom umgewandelt, auf die erste Schwelleneinheit, auf die zweite Schweileneinheit und durch den Integrationsblock auf die dritte Schwelleneinheit gespeist wird. Das Ergebnis einer logischen Analyse der Ausgangssignale der Schwelleneinheiten entscheidet über das Vorhandensein eines Lecks. 20 Der Nachteil der bekannten Verfahren und Geräte besteht in einer unzureichenden Empfindlichkeit gegenüber geringen Leckageströmen, bei denen das Leckagefluid, d. h. insbesondere ein Gas, nur mit geringer Strömungsturbulenz austritt bzw. bei denen überhaupt keine Turbulenz mehr vorhanden ist. Der Grund für das Versagen in diesen Fällen besteht darin, daß bei der ausgewerteten Signaleinhüllenden nur die von turbulenter Strömung stammenden relativ niedrigen und damit hohe Störanteile enthaltenden 25 Frequenzbereiche ausgewertet werden. So werden beispielsweise bei dem Verfahren nach der eingangs zitierten US 4,287,581 nur Frequenzen unter 3 kHz ausgewertet.

Hiervon ausgehend beschäftigt sich die Erfindung mit dem Problem, die Empfindlichkeit der bisher bekannten Verfahren sowie die für diese verwendeten Geräte bei einer möglichst niedrig vorgegebenen Meßfehlerwahrscheinlichkeit zu erhöhen. 30 Gelöst wird dieses Problem durch die Anwendung eines Meßverfahrens nach den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist Gegenstand des Anspruchs 2.

Spezielle Meßauswertungseinrichtungsanordnungen geben die Ansprüche 3 und 4 wieder.

Der aus dem in dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Einhüllendensignal erfin-35 dungsgemäß abgetrennte Hochfrequenzanteil ist eine Impulsfolge.

Nach dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 2 werden daraus die Impulse mit geringer Dauer und geringer Amplitude beseitigt. Die verbliebenen Impulse werden nach der Amplitude und Dauer normiert und in ein Signal verwandelt, das der Wiederholungsfrequenz der verbliebenen Impulse proportional ist. Das auf diese Weise erhaltene Signal wird mit dem für die Leckage-Anzeige maßgebenden Schwellensignal 40 verglichen.

Die gegenüber dem vorbekannten Stand der Technik unter anderem entscheidende Maßnahme der Erfindung besteht darin, daß der Hochfrequenzteil der Einhüllenden, deren Signal nach entsprechender Bearbeitung mit dem Schwellensignal verglichen wird, für diese Bearbeitung abgesondert wird. Dies erhöht die Empfindlichkeit für die Lecksuche mit angegebener Feststellungsfehlerwahrscheinlichkeit erheblich, weil 45 dadurch nicht nur die Lecks mit starker Turbulenz, sondern auch die Lecks mit schwacher Turbulenz oder gar ohne Turbulenz festgestellt werden können. Am besten werden die Vorteile der Erfindung bei einem breiten Kanaldurchlassungsband vor dem Amplitudendetektor, beispielsweise 30 bis 60 kHz, realisiert.

Bei der Erfindung liegen also in der Signaleinhüllenden nicht nur die von turbulenter Leckageströmung stammenden Niedrigfrequenzsignale, sondern vor allem auch diejenigen Hochfrequenzsignale vor, die so durch die Reibung des insbesondere gasförmigen Leckagestromes gegen die Leckwände erzeugt werden.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine bisher nicht erreichte Meßempfindlichkeit bei einer vorgegebenen extrem niedrigen Feststellungsfehlerwahrscheinlichkeit erzielt. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und den dazu geeigneten Einrichtungen können Lecks mit Gasaustrittsmengen unter 10 g pro Jahr (Erdgas und synthetische Gase, Kohlenwasserstoffe, Halogene, FCKW Typ R12, R22, R502, Ammoniss ak, Sauerstoff, Preßluft, und so weiter) sicher von Entfernung aufgespürt werden, d. h. mit wesentlich höherer Empfindlichkeit als dies bisher möglich war.

Ein Ausführungsbeispiel für ein nach der Erfindung arbeitendes Lecksuchgerät ist in der Zeichnung schematisch dargestellt. 2

Claims (4)

1. AT 400 637 B Bei dieser Einrichtung sind folgende Bauteile hintereinander geschaltet: Mikrofon 1, Verstärker 2, Bandpaßfilter 3, Ampiituden-Detektor 4, Hochfrequenzfilter 5, Block für Einhüliendenhochfrequenzteiibear-beitung 6, Schwelleneinheit 7 und Anzeigeeinheit 8. Der Block für die Einhüilendenhochfrequenzteilbearbeitung 6 besteht aus einer Schwelleneinheit 9, einem Impulsdauerfilter 10, einem Impulsformer 11 sowie einem Frequenz- und Impuls-Detektor 12. Die erfindungsgemäße Lecksuche wird mit der aus den angegebenen Bauteilen bestehenden Einrichtung wie folgt realisiert. Das von einem Leckagestrom ausgelöste akustische Signal wird in ein elektrisches Signal mit Hiife eines Mikrofons 1 verwandelt und in einem Verstärker 2 verstärkt, wobei der nützliche Teil des Frequenzspektrums mit Hilfe eines Bandpaßfilters 3 abgesondert wird. Nach dem Filtern wird das Signal auf einen Detektor 4 gespeist, in dem das Einhüllendensignal erzeugt wird. Aus diesem Signal wird dann der Hochfrequenzteil vom Hochfrequenzfilter 5 abgesondert, der durch das Kanaldurchlaßband vor dem Amplitudendetektor bestimmt wird. Das erhaltene Signal wird dem Bearbeitungsblock 6 zugeführt. Dort wird es in ein Signal verwandelt, das in einer Schwelleneinheit 7 mit dem dortigen Schwellensignal verglichen wird. Bei einem ermittelten Signal oberhalb des Schwellensignals wird in einer Einheit 8 eine Leckage angezeigt. Der Block für die Einhüllendenhochfrequenzteilbearbeitung 6 funktioniert folgendermaßen. Der Hochfrequenzteil der Einhüllenden wird auf eine Schwelleneinheit 9 gespeist, in der die Signale geringer Amplitude beseitigt werden. Mit Hilfe eines Impulsdauerfilters 10 werden kurze Impulse aus der erhaltenen Impulsfolge beseitigt. Die verbliebenen Impulse werden auf einen Impulsformer 11 gespeist, in dem sie nach ihrer Dauer normiert werden. Dabei wird von dem Impulsformer 11 eine Impulsfolge formiert, in der jedem einzelnen verbliebenen Impuls ein Impuls vorgegebener Dauer entspricht. In einem Frequenz- und Impuls-Detektor 12 werden die formierten Impulse in Gleichspannung ümge-wandelt, die proportional der Wiederholungsfrequenz der formierten Impulse ist. Anschließend wird das formierte Signal auf die Schwelleneinheit 7 gespeist. Aus dem dortigen Vergleich leitet sich die Anzeige in der Einheit 8 ab. Patentansprüche 1. Verfahren zum Aufspüren eines aus einer Oberfläche austretenden, insbesondere gasförmigen Leckagestromes, bei dem ein von dem Leckagestrom verursachtes akustisches Signal in ein elektrisches Signal verwandelt, verstärkt, frequenzselektiert und in ein Einhüllendensignal gebracht wird, um danach durch einen Vergleich mit einem vorgegebenen Leckage- und Nicht-Leckage-Zustände abgrenzenden Schwellensignal bei über das Schweilensignal hinausgehenden Werten eine Leckage angezeigt zu erhalten, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Einhüllendensignal ein Hochfrequenzanteil ausgesondert und anschließend nach zusätzlicher Selektierung und Bearbeitung dem hierfür speziell ausgelegten Schwellensignal als Vergleichsgröße zugeführt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aus dem Einhüllendensignal ausgesonderte Hochfrequenzanteil von Signalen geringer Amplitude und geringer Dauer befreit, nach Amplitude und Dauer normiert und unter Berücksichtigung der Frequenz als Gleichspannungswert formiert wird.
3. 3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 mit folgenden in nachstehender Reihenfolge hintereinander geschalteten Bauelementen, (a) Mikrofon (1) für eine Umwandlung des akkustischen Signals in ein elektrisches Signal, (b) Verstärker (2) für das Mikrofonsignal, (c) Filter (3) für die Absonderung von Störfrequenzen, (d) Ampiituden-Detektor (4) zur Erzeugung eines Einhüllendensignals aus den von dem Filter durchgelassenen Signalen, (e) Schwelleneinheit (7) für die Darstellung eines Vergleichswert zum Feststellen des Vorliegens einer Leckage, (f) Anzeigegerät (8) für das Ergebnis des Vergleichs in der Schwelleneinheit, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ampiituden-Detektor (4) vor der Schwelieneinheit (7) ein Hochfrequenzfilter (5) zur Abtrennung eines hochfrequenten Signalanteils nachgeschaltet ist, dem zur Weiterverarbeitung und anschließenden 3 :;:«S AT 400 637 B Einleitung dieses abgetrennten Signalanteils in die Schwelleneinheit (7) ein Einhüllendenhochfrequenzteilbearbeitungsblock (6) folgt.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Einhüllendenhochfrequenzteilbearbeitungsblock (6) aus folgenden in der nachstehenden Reihenfolge hintereinander geschalteten Bauteilen besteht: (a) Schwelleneinheit (9) für die Beseitigung von Signalen geringer Amplitude, (b) Impulsdauerfilter (10) für die Beseitigung von Signalen mit kurzer Impulsdauer, (c) Impulsformer (11) für die Normierung der von dem Impulsdauerfilter stammenden abgesonderten Signale nach Impulsdauer, (d) Frequenz- und Impuls-Detektor (12) zur Umwandlung der im Impulsformer formierten Impulse in Gleichspannung, die der Wiederholungsfrequenz der formierten Impulse proportional ist. Hiezu 1 Blatt Zeichnungen 4