CN104359633A - 一种液体泄漏的超声检测方法 - Google Patents

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陈亮
肖强
付柯楠
洪敬贤
梁巍
吴淑娴
肖永良
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Abstract

本发明公开了一种液体泄漏的超声检测方法，本发明基于超声波在光纤中的传播特性，选取合适的压电片和光纤进行耦合，通过给发射端施加合适的激励信号产生超声波，在接收端记录下信号，通过观察接收端信号变化判断是否存在液体泄漏。本发明利用光纤作为超声波导结构，能够有效检测波导结构外部环境的变化，突破了其他波导结构只能检测自身结构缺陷的局限性，具有良好应用前景。

Description

一种液体泄漏的超声检测方法
技术领域
本发明涉及超声无损检测领域，特别是涉及以光纤作为超声波导结构来检测液体泄漏。
背景技术
目前已有多种检测液体泄漏的方法，主要包括电学检测、图像检测、光学检测与声学检测。当前声学检测的主要方法是利用泄漏检测球与液体介质混合后一起传播采集声信号，通过对声信号分析处理来判断是否存在液体泄漏。这种方式有可能对液体造成污染从而产生不可逆转的影响，并且对一些液体没有很好地适用性，例如高腐蚀性液体。
发明内容
为克服上有技术的不足，本发明提供一种高效无损的检测液体泄漏的方法。
本发明所采用的技术方案是：以光纤作为波导结构传播超声波，由于光纤周围环境的变化会影响超声波在光纤中的传播，光纤在接触液体后，超声波在光纤中传播时能量会通过液体泄漏出去，这样通过超声波能量的变化可以来检液体的泄漏。本方法包括以下步骤：
1.选取合适的压电片与光纤两端进行耦合；
2.通过信号激励装置加载合适激励信号至发射端压电片；
3.在接收端连接合适的放大器对接收信号进行放大处理；
4.在放大器输出端连接数据采集器，采集数据至计算机内；
5.在计算机上对采集数据进行分析处理得到并显示出接收端压电片信号；
6.随着时间的推移，通过观察比较信号幅值变化判断是否存在液体泄漏。
与现有技术相比，本发明的优点是：
(1)光纤与压电片较易获得，制作成本低；
(2)测试系统结构比较简单，不需要复杂的设计加工；
(3)不会对一些液体的化学结构造成破坏；
(4)易操作，不需要很复杂的分析与计算。
附图说明
图1为检测系统结构框图；
图2为5个周期经过汉宁窗调制后的归一化正弦信号；
图3为刚接触到水时接收端信号；
图4为接触到水15分钟后接收端信号；
图5为接触到水25分钟后接收端信号。
具体实施方式
结合本发明方法的内容提供以下检测液体泄漏的实例，具体步骤如下：
1.选取谐振频率为100kHz的长条型PZT压电陶瓷，尺寸为30mm*3mm*1mm；
2.选取带有聚酰亚胺树脂包层的光纤长度为131mm，其中光纤直径为125μm，包层厚度为62.5μm；
3.使用环氧树脂胶将PZT压电陶瓷片与光纤耦合在一起并保持压电陶瓷长度方向与光纤长度方向一致；
4.选取放大倍数为100倍的后置放大器并通过PCI8757数据采集卡与计算机连接，搭建检测系统结构框图如图1所示；
5.通过超声激励器施加5个周期峰-峰值为15V，中心频率为100kHz的汉宁窗调制后的正弦信号，归一化曲线如图2所示；
6.在计算机端对采集数据进行分析处理得到并显示出接收端压电片信号；
7.取适量水滴在光纤中部，记光纤刚接触到水时为t＝0min，此时信号采集数据经过计算机分析处理后得到信号如图3所示，其峰-峰值为10.07mV；
8.光纤接触到水15min后计算机显示信号如图4所示，峰-峰值为7.7mV，25min后计算机显示信号如图5所示，峰-峰值为5.8mV。
9.通过光纤接触到水后信号幅值的明显衰减，得出存在液体泄漏的结论。

Claims (3)

1.一种液体泄漏的超声检测方法，其特征在于：包括以下步骤： 
1)选取合适的压电片与光纤两端进行耦合； 
2)通过信号激励装置加载合适激励信号至发射端压电片； 
3)在接收端连接合适的放大器对接收信号进行放大处理； 
4)在放大器输出端连接数据采集器，采集数据至计算机内； 
5)在计算机上对采集数据进行分析处理得到并显示出接收端压电片信号； 
6)随着时间的推移，通过观察比较信号幅值变化判断是否存在液体泄漏。 
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤1)中，压电片选取长条形，保持压电片长度方向与光纤长度方向一致。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤1)中，光纤直径小于所施加超声波波长。 
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