CN103403796B - 用于危险场所的防爆声源 - Google Patents
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Abstract
一种用于产生声能的防爆系统。系统的示例性实施方案包括主壳，所述主壳定义开放的壳体空间和开口。盖结构被构造来可移动地附接到主壳结构来覆盖开口并且提供防爆壳体结构。盖结构包括头部组成块。声能产生组件包括安置在防爆壳体结构内的头部块和激发组件。电子电路安置在防爆壳体结构内，以便产生用于驱动激发组件来引起声能产生组件谐振并产生声能的驱动信号。在一个实施方案中，声能是可用于测试超声波气体探测器的超声波能量的射束。也描述了一种使用超声波源来测试超声波气体泄漏探测器的方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于产生空气声能的防爆系统以及一种用于远程测试超声波气体泄漏探测器的方法。
公开背景
超声波气体泄漏探测器在工业应用中的利用正在增加，如在石油和天然气及石化工业中，用于探测加压的可燃气体和有毒气体的泄漏。不是依靠气体到达传感器元件，而是超声波气体泄漏探测器通过逸出气体所产生的超声波来探测泄漏，针对从小于1克/秒的轻微泄漏到超过0.1千克/秒的严重泄漏的质量流率。超声波气体泄漏探测器监测由加压的气体泄漏所产生的以分贝(dB)测量的空气声压级(SPL)：探测范围根据泄漏所产生的声压级(SPL)测量。
超声波气体泄漏探测器的主要优点之一是可使用安全的惰性气体来模拟泄漏，从而提供了一种用于系统验证的方法，所述方法在其它类型的气体传感器之中并不常见。通过将如氦气或氮气的惰性气体用作代理，技术人员可在并不产生危险的情况下通过已知尺寸和形状的喷嘴以可控的泄漏速率产生泄漏。这类模拟可用于为轻微泄漏确定足够的覆盖范围，所述轻微泄漏应在危险升级为更严重的事故之前控制住。
虽然对于超声波气体泄漏探测器的设置和调试来说，使用惰性气体的模拟是确定的实践，但是目前还不存在基于例行、价格便宜以及方便的任何用于测试已安装的气体探测器的系统功能的手段。结果是能够提供远程气体检查或“碰撞试验”来确保系统准备就绪和功能安全的能力差距。在包括管道、脚手架和楼梯的工厂环境周围携带加压的惰性气体瓶是非常繁琐的和昂贵的。在气体瓶和适当的气体调节器的及时交付期间，以及在运输笨重气体瓶到测试地点期间也涉及物流问题。
发明内容
根据本发明的第一个方面提供一种用于产生空气声能的防爆系统，所述系统包括：
主壳，其包括开放的壳体空间和开口；
盖结构，其被构造来可移动地附接到所述主壳结构来覆盖所述开口并且提供防爆壳体结构，所述盖结构包括一体的头部块，所述头部块具有前表面，所述盖结构和头部块形成具有内表面和外表面的一件式整体结构，所述头部块从外表面突出，防爆壳体结构被构造成将任何爆炸状况包含在该壳体结构内并且防止这种状况点燃壳体结构周围的环境；
声能产生组件，其包括尾部块、激发组件，并且所述头部块、所述尾部块和所述激发组件附接到盖结构的内表面并且被构造成安置在所述防爆壳体结构内，且盖结构附接到主壳，头部块安置在防爆壳体结构外部；
电源，其安置在所述防爆壳体结构内；
电子电路，其安置在所述防爆壳体结构内，所述电子电路由所述电源供电并且与所述激发组件电耦合，所述电子电路被构造来产生用于驱动所述激发组件来引起所述声能产生组件谐振并从一体的头部块的前表面产生空气声能的驱动信号；
其中，盖结构和前表面没有被任何开口中断；并且
所述电源是可再充电电池，并且所述主壳包括电池充电端口以用于在充电模式下电连接到电池充电器，所述电池充电端口通过移去密封所述端口的螺纹插头而显露。
根据本发明还提供一种用于远程测试超声波气体泄漏探测器的方法，所述方法包括：
通过使用如本发明第一方面所述的系统来产生超声波能量的强烈射束；
将所述超声波能量的射束指向所述超声波气体泄漏探测器；
移动如本发明第一方面所述的系统从而相对于所述超声波气体泄漏探测器以不同距离和角度引导超声波能量的射束；
测试期间监测所述探测器的操作是否操作得当。
根据本发明的第二个方面提供一种用于产生空气声能的防爆系统，所述系统包括：
主壳，其包括开放的壳体空间和开口；
盖结构，其被构造来可移动地附接到所述主壳来覆盖所述开口并且提供防爆壳体结构，所述盖结构包括一体的头部块，所述头部块具有前表面，所述盖结构和头部块形成具有内表面和外表面的一件式整体结构，所述头部块从外表面突出，防爆壳体结构被构造成将任何爆炸状况包含在该壳体结构内并且防止这种状况点燃壳体结构周围的环境；
复合棒声学换能器，其包括尾部块、压电激发组件，且所述头部块、所述尾部块和所述压电激发组件附接到盖结构的内表面并且被构造成安置在所述防爆壳体结构内，且盖结构附接到主壳，头部块安置在防爆壳体结构外部，且所述压电激发组件通过应力螺栓夹置在所述头部块与所述尾部块之间；
电源，其安置在所述防爆壳体结构内；
电子电路，其安置在所述防爆壳体结构内，所述电子电路由所述电源供电并且与所述压电激发组件电耦合，所述电子电路被构造来产生用于驱动所述压电激发组件来引起所述复合棒声学换能器谐振并从一体的头部块的前表面产生空气声能的驱动信号；
其中，盖结构的外表面没有被任何开口中断；并且
其中盖结构和头部块由轻的第一金属形成，尾部块由不同于第一金属的第二金属制成，并且第二金属比第一金属重；
其中所述电源是可再充电电池，并且所述主壳包括电池充电端口以用于在充电模式下电连接到电池充电器，所述电池充电端口通过移去密封所述端口的螺纹插头而显露。
根据本发明还提供一种用于远程测试超声波气体泄漏探测器的方法，所述方法包括：
通过使用如本发明第二个方面所述的系统产生超声波能量的强烈射束；
将所述超声波能量的射束指向所述超声波气体泄漏探测器；
测试期间监测所述探测器的操作是否操作得当。
附图简述
图1示出声能源系统的示例性实施方案的截面图。
图2A示出图1的系统的示例性前盖，所述前盖包括超声波发射换能器。
图2B示出图1的系统的声能发射换能器的示例性实施方案的分解视图。
图3示出图1的超声波测试器的等距视图。
图4A示出示例性设置，其展示可以怎样使用如图1至图3所示的系统来沿超声波气体探测器的轴线测试气体探测器的系统功能及警报。
图4B示出另一示例性设置，其展示可以怎样使用如图1至图3所示的系统来以与超声波气体探测器的轴线成一角度的方式测试气体探测器的系统功能和警报。
图5展示电子电路的示例性实施方案的简化示意性方块图，所述电子电路用于以其机械谐振频率来电性驱动如图1至图3所示系统的声学换能器。
图6展示通过如图1至图3和图5所示出系统的换能器的示例性实施方案所获得的发射超声波声压的典型示例性频率响应。
图7展示如图1至图3和图5所示出系统的换能器所产生的发射超声波声压的典型示例性指向性。
公开详述
在以下详细描述和图式的一些附图中，用相同的元件符号标识相同的元件。
本文所描述的便携式超声波源的示例性应用是用于测试已安装的超声波气体泄漏探测器的系统功能，而没有在工业环境中载运笨重惰性气体瓶的费用和不便。
为了在具有爆炸或潜在爆炸氛围的工业设施中运输和操作，电气装置应该符合公认的保护方法。在北美用于这类装置的公认保护方法是“防爆法”(称为XP)，这种方法确保任何爆炸的状况包含在装置外壳内部，并且不会点燃周围的环境。在欧洲，术语“隔爆”(称为EExd)用于等效的方法和保护水平。在本文中，以同义的形式使用术语“防爆”和“隔爆”来避免术语的全球变化。存在用于防爆或隔爆设计的确定标准；可以证明系统符合这些标准。工业和政府监管机构广泛接受的用于防爆或隔爆设计的一些标准是来自加拿大标准协会的CSAC22.2号30-M1986、来自工厂互保(FactoryMutual)的FM3600和FM3615以及来自国际电工委员会的IEC60079-0和60079-1。这些标准以引用方式并入本文。
图1示出声源系统10的示例性实施方案的截面图。系统包括主壳11和前盖12。主壳11和前盖12形成防爆外壳。由这个实施方案中的声源所产生的声能从前盖12的前表面22发射。由系统10的示例性实施方案产生的声能是在从可听范围中的几kHz到超声波范围中约100kHz变化的范围中，所述范围中的声能适合在设置中使用来测试声学气体泄漏探测器。虽然系统也可用于其它频率范围，在示例性实施方案中的声源10被构造来产生超声波能量。系统10包括声学换能器，在示例性实施方案中所述换能器包括超声波能量产生组件，其通常由图2B中的元件符号20标识并且附接到前盖12(图2A)。图2B展示超声波产生换能器组件20的分解视图。
系统10的外部上的其它特征包括携带手柄23，压电触摸开关24，以及螺纹插头25，所述插头可以被旋开以便将电池充电器的电缆附接到通过移开插头25而显露的端口。压电触摸开关24可以是可发光类型，其经由在触摸表面上的彩色发光二极管(LED)为用户提供状态信息，例如，电池正在充电、电池已充满、电池放电或系统启动中并且发射超声波能量。
图3示出系统10的等距视图。系统的内部部件包括可再充电电池组26和用于驱动超声波发射组件20的电子驱动电路27。
在这个示例性实施方案中，超声波产生前表面22是复合活塞或称为电声“复合棒(Tonpilz)”投影机换能器的锤型传感器的头部或前块。产生组件20含有两个沿纵向极化的压电陶瓷锆钛酸铅(PZT)环28和29，所述环通过应力螺栓30固定在一起并且夹置在头部块与更大规模的尾部或后部块31之间(参见，例如图2A和2B)。尾部块31、压电陶瓷环28和29及头部块22形成两个大规模谐振器组件。对于典型的发射器应用来说，压电陶瓷环优选具有高的机电耦合因子、高的居里(Curie)点、高驱动下的低介电损耗及随时间和温度稳定的特性。适合这类应用的典型PZT材料是可购自摩根技术陶瓷(MorganTechnicalCeramics)的PZT-4或PZT-8，或等效物。以极化方向反平行的方式堆叠金属化陶瓷元件28和29，所述元件28与29之间具有薄的金属圆盘电极33，以便上述元件可以平行地电连接同时保持机械串联。在示例性实施方案中，陶瓷元件28和29的两个平面都经过金属化，以便为金属电极32、33和金属尾部块31提供均匀的电接触。
应力螺栓30的目的是向陶瓷环堆叠施加压缩负荷，这样避免了在高功率操作期间陶瓷元件承受过度的拉伸应力：陶瓷的拉伸强度低并且在拉伸应力下可能会粉碎。通过使用扭矩扳手可以设定螺栓的预应力。
辐射头部块22由轻金属制成，比如，在这个实施例中是铝。在这个示例性实施方案中，辐射头部块22是前盖12的组成部分，且因此由相同材料制成。与主壳11的情况一样，前盖12和辐射头部块22可覆盖有防护漆。
组件20的较重尾部块31由重金属制成，在这个实施例中是由不锈钢制成。用于尾部块的其它候选材料是黄铜或钨。
测试器10以下述方式操作。按下触摸开关24后，电子驱动电路27向超声波发射组件20的电极32和33发送一系列的高电压脉冲。极化的压电陶瓷元件28和29以尺寸变化来响应电场。这个机械能发送到头部块22，然后头部块22发射能量作为超声压力波。在示例性实施方案中，尾部块31、陶瓷压电元件28和29、应力螺栓30及头部块22的整个机械组件充当典型频率为30kHz的谐振器。这个谐振器频率是在如下文所描述的超声波气体泄漏探测器的频率范围内(20kHz到100kHz)。通过改变换能器组件20的机械元件的质量和尺寸，谐振频率可以从30kHz变到更高或更低的频率。如果期望音频声源，那么也可以获得在音频范围内的频率(低于15kHz)。经由压电触摸开关24为电路27供电后，电路27查找电谐振频率并锁定到谐振频率。在示例性实施方案中，由电路27跟踪谐振频率的变化，例如谐振频率随温度的变化，且电路27锁定到谐振频率而不管随时间和温度改变的小幅变化。
如本文所描述的用于声源的一个示例性应用是作为测试器来远程触发超声波气体泄漏探测器的操作和警报等级。图4A示出设置(未按比例)，这个设置展示可以怎样使用系统10来沿超声波气体泄漏探测器的轴线测试气体探测器的系统功能和警报，所述探测器如是由丹麦GassonicA/S(GeneralMonitorscompany，通用监视器公司)制造的模型MM0100、Surveyor、Observer或Observer-H(观察员-H)探测器中的一个。这个实施例中的超声波气体泄漏探测器34包括超声波传感麦克风35，并且通常以超声传感麦克风35面朝下的方式安装。操作员站在下方并且以某一距离，通常为5米远，就可以启动系统10并且测试超声波气体泄漏探测器34的功能和警报。在一个示例性实施方案中，系统10以5米的距离产生的声压级通常为95dB。因为超声波气体泄漏探测器的警报等级的最大值通常设置为84dB(用于高分贝的背景噪声环境中)，系统10能够方便地测试系统功能和警报而不需要释放加压的惰性气体。
图4B示出另一设置(未按比例)，这个设置展示可以怎样使用系统10的示例性实施方案来以与超声波气体探测器34的轴线成一角度的方式测试气体泄漏探测器的系统功能和警报。因为这个实施例中超声波气体泄漏探测器覆盖的区域是圆锥形的且指向下方，以与麦克风轴线成各种角度的这类测试确保超声波气体泄漏探测器的整个覆盖区域上的全部功能。通常在高出地平面3至5米处安装探测器34。因此操作员可以在超声波气体泄漏探测器下方行走并且以不同的距离和角度方便地测试系统功能和警报。
再次参照图1，在这个示例性实施方案中，头部块22是前盖12的组成部分，其被机器加工或浇铸成一个工件。前盖12经由特殊螺纹36附接到主壳11。根据适当的形式、节距和长度(螺纹数)来选择螺纹36，以便满足用于防爆或隔爆设计的代理要求。对于在主壳11与前盖12之间的螺纹，螺纹可以是4-1/2-16UN-2A/2Bx.315英寸长，这会形成5个全螺纹啮合。压电触摸开关24可支撑在带螺纹的中空插头或外壳上，所述插头或外壳螺拧进主壳11的开口中形成的相应螺纹。中空插头可填充有密封剂。对于在主壳11与压电触摸开关24之间的螺纹，螺纹可以是M20x1x.96英寸长，这会形成24个全螺纹啮合。
在示例性实施方案中，也选择整个系统10的壳体结构的壁厚，以便为防爆或隔爆设计承受所要求的测试。这些测试包括在火焰通路无永久变形的情况下承受一定的静水压力，以及在外壳10内引燃计算的量的爆炸性气体(如在空气中38％的氢气)而不引起破裂。在来自加拿大标准协会的CSAC22.2号30-M1986和来自国际电工委员会的IEC60079-1文件中描述这类测试的实施例和测试标准。照明触摸开关24和插头25的螺纹和结构也被设计来满足这类代理标准的要求。
系统10的示例性实施方案的独特特征在于在超声波能量传播通过头部块22的金属块后，从向外展开的头部块22的固体表面发射超声波能量。因此从防爆或隔爆外壳10发射定向超声波能量(图7)，所述外壳10完全封闭且受到保护以免受潜在的严酷的外部环境。
参照图3，这个示例性实施方案中前盖12的外侧边缘37具有平面，以便工具或人手能够拿住前盖12并且将它拧紧到主壳11上以便螺纹36完全啮合。
图5示出电子驱动电路27的示例性实施方案的方块图，所述电路用于以其机械谐振频率来电性驱动超声波发射组件20。按下压电触摸开关24后，外壳11内的电气打开/关闭(On/Off)开关24A打开，并且电池26为电子驱动电路27供电。信号发生器27F生成驱动信号f驱动，所述驱动信号的频率通过设计设置为换能器的谐振频率f0的小范围内(约1kHz)的值。超声波发射组件20开始振动，从而迫使信号发生器27F通过电流传感(CurrentSense)27C、零交叉探测器(Zero-CrossDetector)27D和相位比较器(PhaseComparator)27E电路，向着使f驱动与反馈信号f0之间的相位差最小化来调整驱动信号频率f驱动直到驱动信号锁定在换能器的谐振频率上为止，即f驱动＝f0。换能器的谐振频率的任何偏移，例如由温度引起的偏移，将被驱动信号跟随以使换能器振幅保持在峰值。控制器27A照顾内务处理任务，所述任务比如监测和控制打开/关闭开关24A、压电触摸开关24上的LED状态灯、电池充电控制器26A和压电驱动器电路27B。
超声波发射组件20可能会具有几百赫兹的小幅谐振频率偏移，所述频率偏移在80℃宽的温度变化范围内测量(例如，从-20℃到+60℃)。图6示出系统10的示例性实施方案所产生的示例性声压级(SPL)，并且声压级将用经校准的超声波麦克风测量。对于这个实施例来说，在峰值SPL下6dB处半峰全宽(FWHM)大约是200Hz，这意味着对于谐振来说高达150的相对高的质量因子Q。质量因子Q对于谐振器来说是有益的数字，并且经由峰值频率与半峰全宽(FWHM)的比例描述了谐振的尖锐程度。
系统10的示例性实施方案消耗大约为10瓦的电功率，所述功率高效地转换成大于以5米距离测量的95dB的大SPL。保持运行的传感器的电池的估计寿命是几个小时：实际上用户打开测试器仅仅花一或两分钟来触发超声波气体泄漏探测器(如在图4A和图4B中所示)的警报。第二次按下压电触摸开关24关闭系统10。也可以根据超时时间来设计电子电路，以便在预定的时间间隔之后关闭系统。这个特征防止系统10无人管理和引起电池26的漏电，并且减少不知不觉使附近的人和设备暴露于超声波能量中的可能性。
可以极化方向反平行的方式添加附加的压电陶瓷环对到换能器堆叠20，以便增强所产生的超声波能量，虽然已证明一对环足以操作距离超声波气体泄漏探测器几米的作为声学测试器的声源。换能器通常也具有更高频率的振动模式；图5的电子方案锁定至图6所期望的谐振频率并且防止其它模式的振动被激发。
图7展示示例性测试器10所产生的超声波束的方向性。在这个实施例中，超声波能量的大部分集中在主瓣的半角15度内。这既提供了向前方向高集中度的超声波能量，还提供了足够宽的发射角，从而使非常准确和不方便的指向或对齐不要求距离便携式测试器几米来测试超声波气体泄漏探测器。
声源的示例性实施方案可以提供以下一个或多个特征：
(1)强烈的空气超声波能量的定向射束；
(2)用于超声波源的防爆或隔爆外壳，所述外壳使换能器成为外壳的组成部分；
(3)提供用于产生空气、定向超声波能量的单人便携式装置；
(4)跟踪换能器的机械振动谐振频率的闭环方法并且控制换能器的驱动信号以便获得并保持机械(振动)谐振。
应理解的是，上文所描述的实施方案仅仅是特定可能的说明性实施方案，所述实施方案可以代表本发明的原理。根据这些原理所属领域技术人员可以很容易地设计其它配置而不脱离本发明的范围和精神。
Claims (21)
1.一种用于产生空气声能的防爆系统，所述系统包括：
主壳，其包括开放的壳体空间和开口；
盖结构，其被构造来可移动地附接到所述主壳结构来覆盖所述开口并且提供防爆壳体结构，所述盖结构包括一体的头部块，所述头部块具有前表面，所述盖结构和头部块形成具有内表面和外表面的一件式整体结构，所述头部块从外表面突出，防爆壳体结构被构造成将任何爆炸状况包含在该壳体结构内并且防止这种状况点燃壳体结构周围的环境；
声能产生组件，其包括尾部块、激发组件，并且所述头部块、所述尾部块和所述激发组件附接到盖结构的内表面并且被构造成安置在所述防爆壳体结构内，且盖结构附接到主壳，头部块安置在防爆壳体结构外部；
电源，其安置在所述防爆壳体结构内；
电子电路，其安置在所述防爆壳体结构内，所述电子电路由所述电源供电并且与所述激发组件电耦合，所述电子电路被构造来产生用于驱动所述激发组件来引起所述声能产生组件谐振并从一体的头部块的前表面产生空气声能的驱动信号；
其中，盖结构和前表面没有被任何开口中断；并且
所述电源是可再充电电池，并且所述主壳包括电池充电端口以用于在充电模式下电连接到电池充电器，所述电池充电端口通过移去密封所述端口的螺纹插头而显露。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述系统是便携式的。
3.如权利要求1所述的系统，进一步包括在所述主壳结构上的开关，所述开关连接到所述电子电路以启动所述系统的操作。
4.如权利要求1所述的系统，其中所述激发组件包括压电组件。
5.如权利要求1所述的系统，其中所述电子电路包括反馈电路，所述反馈电路被构造来跟踪所述声能产生组件的机械振动频率并且控制所述驱动信号以随着机械振动频率在温度变化时的改变获得并保持所述声能产生组件的所述机械谐振频率的在小范围处或之内的驱动信号频率。
6.如权利要求1所述的系统，其中所述声能产生组件被构造来提供超声波能量的定向射束。
7.如权利要求6所述的系统，其中所述定向射束提供距离所述系统几米处至少95dB的高声压级(SPL)。
8.如权利要求1所述的系统，其中所述激发组件包括多个压电环，所述多个压电环夹置在所述头部块与所述尾部块之间并且通过穿过所述尾部块、多个压电环并且穿过盖结构的内表面进入形成于头部块中的螺纹孔中的应力螺栓组装在一起。
9.如权利要求8所述的系统，其中所述多个压电环包括第一和第二纵向极化的压电陶瓷锆钛酸铅(PZT)环。
10.如权利要求1所述的系统，其中所述盖结构被构造来通过根据适当的形式、节距和螺纹数选择的螺纹的啮合而附接到主壳来满足政府对防爆或隔爆设计的要求。
11.如权利要求1所述的系统，其中所述声能产生组件被构造来产生超声波声能。
12.一种用于远程测试超声波气体泄漏探测器的方法，所述方法包括：
通过使用如权利要求6所述的系统来产生超声波能量的强烈射束；
将所述超声波能量的射束指向所述超声波气体泄漏探测器；
移动如权利要求6所述的系统从而相对于所述超声波气体泄漏探测器以不同距离和角度引导超声波能量的射束；
测试期间监测所述探测器的操作是否操作得当。
13.一种用于产生空气声能的防爆系统，所述系统包括：
主壳，其包括开放的壳体空间和开口；
盖结构，其被构造来可移动地附接到所述主壳来覆盖所述开口并且提供防爆壳体结构，所述盖结构包括一体的头部块，所述头部块具有前表面，所述盖结构和头部块形成具有内表面和外表面的一件式整体结构，所述头部块从外表面突出，防爆壳体结构被构造成将任何爆炸状况包含在该壳体结构内并且防止这种状况点燃壳体结构周围的环境；
复合棒声学换能器，其包括尾部块、压电激发组件，且所述头部块、所述尾部块和所述压电激发组件附接到盖结构的内表面并且被构造成安置在所述防爆壳体结构内，且盖结构附接到主壳，头部块安置在防爆壳体结构外部，且所述压电激发组件通过应力螺栓夹置在所述头部块与所述尾部块之间；
电源，其安置在所述防爆壳体结构内；
电子电路，其安置在所述防爆壳体结构内，所述电子电路由所述电源供电并且与所述压电激发组件电耦合，所述电子电路被构造来产生用于驱动所述压电激发组件来引起所述复合棒声学换能器谐振并从一体的头部块的前表面产生空气声能的驱动信号；
其中，盖结构的外表面没有被任何开口中断；并且
其中盖结构和头部块由轻的第一金属形成，尾部块由不同于第一金属的第二金属制成，并且第二金属比第一金属重；
其中所述电源是可再充电电池，并且所述主壳包括电池充电端口以用于在充电模式下电连接到电池充电器，所述电池充电端口通过移去密封所述端口的螺纹插头而显露。
14.如权利要求13所述的系统，其中所述系统是便携式。
15.如权利要求13所述的系统，其中所述复合棒声学换能器和所述电子电路被构造来提供可听范围中的定向射束的能量。
16.如权利要求13所述的系统，进一步包括在所述主壳结构上的开关，所述开关连接到所述电子电路以启动所述系统的操作。
17.如权利要求13所述的系统，其中所述电子电路包括反馈电路，所述反馈电路被构造来跟踪所述复合棒声学换能器的机械振动频率并且控制所述驱动信号以随着机械振动频率在温度变化时改变获得并保持所述复合棒声学换能器的机械谐振频率的在小范围处或之内的驱动信号频率。
18.如权利要求13所述的系统，其中所述复合棒声学换能器被构造来提供超声波能量的定向射束。
19.如权利要求18所述的系统，其中所述定向射束提供距离所述系统几米处至少95dB的高声压级(SPL)。
20.一种用于远程测试超声波气体泄漏探测器的方法，所述方法包括：
通过使用如权利要求13所述的系统产生超声波能量的强烈射束；
将所述超声波能量的射束指向所述超声波气体泄漏探测器；
测试期间监测所述探测器的操作是否操作得当。
21.如权利要求20所述的方法，其中所述系统是单人便携式，所述方法进一步包括：相对于所述气体泄漏探测器移动所述系统以相对于所述探测器的不同系统距离和角度来测试探测器功能。
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