CN103196634B - 超声波阀门泄漏检测装置 - Google Patents

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张义勇
金海峰
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Abstract

一种超声波阀门泄漏检测装置，属于检测装置，它包括本体外壳，以及设在本体外壳上部的平肩接头，壳体内部焊接有超声波变幅杆，超声波变幅杆下端通过环氧树脂粘接与压电陶瓷相连，压电陶瓷通过压电陶瓷引出导线与电路板相连，并通过固定螺栓将电路板固定在超声波变幅杆上，电路板通过导线连接位于壳体外侧状态指示灯和外接端子，外接端子引出继电器触点输出和LONWORKS总线的输入和输出的信号，本体外壳分为上壳体和下壳体，上壳体两侧设有检测旋塞和冲洗泄放旋塞，下壳体两侧设有电缆接头。结构设计合理，构思巧妙新颖，手成本低；体积小；可靠性高；电磁兼容性好；维修方便。具有测量元件可冲洗、积存水可排放和现场判断阀门泄漏等特点。

Description

超声波阀门泄漏检测装置
技术领域:
本发明涉及检测装置，具体涉及的是一种超声波阀门泄漏检测装置。
背景技术：
目前，市场上没有专用的阀门泄漏检测装置，只有用于液位检测的液位开关。由于不是专用设备，市场上的液位开关不能直接用于阀门泄漏检测，需要另外制造与液位开关配套的泄漏收集容器和连接工装；如果有总线通信要求，还需要另外安装开关量转总线的接口电控箱。而且结构复杂笨重，造价高，安装不便，组网不便等。
发明内容：
为了克服背景技术中的不足，本发明提供一种可以长期可靠的工作，有结构紧凑、组网灵活、扩展方便、结构新颖、可靠性高的超声波阀门泄漏检测装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该超声波阀门泄漏检测装置，包括本体外壳，以及设在本体外壳上部的平肩接头，其特征在于：壳体内部焊接有超声波变幅杆，超声波变幅杆下端通过环氧树脂粘接与压电陶瓷相连，压电陶瓷通过压电陶瓷引出导线与电路板相连，且压电陶瓷引出导线焊接在电路板上，电路板为双层结构，并通过固定螺栓将电路板固定在超声波变幅杆上，电路板通过导线连接位于壳体外侧状态指示灯和外接端子，外接端子上的接线柱引出继电器触点输出、LONWORKS总线的输入和输出和电源的输入和输出的信号，本体外壳分为上壳体和下壳体，上壳体两侧设有检测旋塞和冲洗泄放旋塞，下壳体两侧设有电缆接头，下壳体下端设有顶盖。
所述的上壳体上端设有排气孔。
所述的状态指示灯分为两种颜色，分别为红色和绿色。
所述的超声波变幅杆为不锈钢的空心结构。
所述的状态指示灯为LED灯。
本发明的有益效果为：结构设计合理，构思巧妙新颖，手成本低；体积小；可靠性高；电磁兼容性好；维修方便。具有测量元件可冲洗、积存水可排放和现场判断阀门泄漏等特点。
附图说明：
图1为本发明的结构图；
图2为本发明的组网使用结构示意图；
图3为本发明的电路原理示意图；
图4为本发明的接线端子主视图。
具体实施方式：
结合图1和图4说明本发明的实施方式，该超声波阀门泄漏检测装置，包括本体外壳，以及设在本体外壳上部的平肩接头1，壳体内部焊接有超声波变幅杆3，超声波变幅杆3下端通过环氧树脂粘接与压电陶瓷10相连，压电陶瓷10通过压电陶瓷引出导线11与电路板12相连，且压电陶瓷引出导线11焊接在电路板12上，电路板12为双层结构，并通过固定螺栓13将电路板12固定在超声波变幅杆3上，电路板12通过导线连接位于壳体外侧状态指示灯7和外接端子9，外接端子9上的接线柱16引出继电器触点输出、LONWORKS总线的输入和输出和电源的输入和输出的信号，本体外壳分为上壳体2和下壳体5，本体外壳为316L不锈钢，耐高压、耐腐蚀，适用于恶劣工况。上壳体2两侧设有检测旋塞4和冲洗泄放旋塞14，下壳体5两侧设有电缆接头6，下壳体5下端设有顶盖8。所述的上壳体2上端设有排气孔15。所述的状态指示灯7分为两种颜色，分别为红色和绿色。所述的超声波变幅杆3为不锈钢的空心结构。测量单元采用压电陶瓷10配套316L不锈钢空心变幅杆的结构，根据超声波在空气和水中传播方式不同判断是否漏水。测量结果准确，不受液体中泡沫，污垢和液体黏度的影响；测量单元可靠性高，耐酸、碱、化学品和海水的腐蚀。所述的状态指示灯7为LED灯。
结合图2说明本发明的系统实施方式，本发明采用环形LONWORKS总线网络技术，即总线的两个端点都连接到远程集中显示盘，并通过第三方用软件可获得丰富的附加功能，这样总线上如果发生1处断路故障，不会影响总线的正常使用。系统采用环网形式，通讯最大距离为1500米，波特率为78.5kbps，网络可容纳60个检测装置。
结合图1和图3说明阀门泄漏检测装置的工作原理，阀门泄漏检测装置通过平肩接头1连接在被测阀门的泄放孔上收集泄漏液体。
单片机每隔30mS将P2置为低电平以断开模拟开关T3，同时P1端输出频率为100kHz，占空比为50%，峰值为5V的50个方波脉冲，T1，T2是两个非门，输出端接在压电陶瓷1014的电极上，压电陶瓷10电极收到的电压差为+5V ~ -5V，即等效驱动电压峰-峰值为10V。
压电陶瓷10收到外部脉冲激发后开始以100kHz的频率在轴向进行振动，并带动超声波变幅杆3以相同的频率在轴向进行振动，振动发出的超声波经超声波变幅杆3空腔的外壁传到空腔的端面，经端面反射回压电陶瓷10，压电陶瓷10接收到反射回来的超声波后转换成电压波形。
单片机在发出脉冲1mS后将P2输出电压置为5V高电平压电以开启模拟开关T3并保持开启状态0.1mS，由后续电路对电信号其进行处理。
U1，U2是集成运放，U1，U2和R1，R3，R4，R5，R6，Rp，C1，C2构成中心频率为100kHz，品质因数为40的带通放大电路，负责过滤压电陶瓷10吸收反射波而产生的波形，由带通滤波器处理后的信号应为100kHz的正弦波。D1是0.3V锗二极管，负责对正弦波进行半波整流，整流后的波形经R6对电容C3进行充电，单片机对C3电压A/D转换，根据C3充电电压值判断是否有水。
当检测单元内积水小于20±10mL时，检测装置内的液位低于变幅杆空腔的下边缘，压电陶瓷10接收变幅杆顶端反射回的超声波幅度较大，由超声波转换的电压波形幅度也相应较大，在检测装置内积水小于20±10mL的情况下，滤波器输出的波形应为100kHz，峰峰值为2.5~4V的正弦波，正弦波经半波整流后给电容C3充电0.1mS，C3的电压应高于4V，此时即认为阀门没有泄露。
当被检测阀门漏水，检测单元内的液位开始上升，当液位高于超声波变幅杆3空腔的下边缘时，在边缘处反射回的超声波会被液体吸收，随着液位高度的增加，造成压电陶瓷10接收到的反射波能量与无水时相比明显减弱，转换出的电压波形幅值也明显变小，当渗漏超过70±10mL时，滤波器输出的波形应为100kHz，峰-峰值<0.5V的正弦波，正弦波经半波整流后给电容C3充电0.1mS，C3的电压应小于1V，此时即认为检测单元浸水，阀门出现泄漏。当检测装置小于20±10mL时，指示灯7为绿色，继电器输出为开路。当检测装置内液体超过70±10mL时，指示灯为红色，继电器输出为闭合，并由LONWORKS总线发送泄漏报警信息和报警装置的地址。

Claims (1)

1.一种超声波阀门泄漏检测装置，包括本体外壳，以及设在本体外壳上部的平肩接头，其特征在于：壳体内部焊接有超声波变幅杆，超声波变幅杆下端通过环氧树脂粘接与压电陶瓷相连，压电陶瓷通过压电陶瓷引出导线与电路板相连，且压电陶瓷引出导线焊接在电路板上，电路板为双层结构，并通过固定螺栓将电路板固定在超声波变幅杆上，电路板通过导线连接位于壳体外侧状态指示灯和外接端子，外接端子上的接线柱引出继电器触点输出、LONWORKS总线的输入和输出和电源的输入和输出的信号，本体外壳分为上壳体和下壳体，上壳体两侧设有检测旋塞和冲洗泄放旋塞，下壳体两侧设有电缆接头，下壳体下端设有顶盖，所述的超声波变幅杆为不锈钢的空心结构。
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