CN106104246A - 超声气体泄露检测器和测试方法 - Google Patents

超声气体泄露检测器和测试方法 Download PDF

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Abstract

一种超声气体泄露检测器和测试方法，其被配置为区分由加压气体泄露到大气中生成的超声与人为超声源生成的超声。在示例性实施例中，超声气体泄露检测器能够将远程超声测试源识别为已知测试源，并且启动测试时序来代替警报。输出功能根据测试模式启动生成检测器输出。超声气体泄露检测器还可以不将各种其他人为超声源识别为气体泄露或远程测试源，而是识别为有害或恶意源。该测试方法在已知超声频率下使用窄频带测试源以声透射检测器。

Description

超声气体泄露检测器和测试方法
背景技术
当气体从较高压力逃逸到周围大气时，超声气体泄露检测器测量由湍流生成的声压波。这种气体泄露检测器用作工业安全设备来监控不想要的或不期望的易燃或有毒气体释放到大气中。泄露需要在它们的量级进一步生长之前被快速识别，以允许及时地采取矫正动作。传统的依赖于针对其功能性的阈值和时间延迟的超声气体泄露检测器的缺陷在于，不能有效地在现场中验证它们的性能以及在验证测试间隔时进行功能安全检查。验证测试是安全仪表系统指示每个部件都在工作且如期望执行操作的要求。传统的超声气体泄露检测器不能区分由实际的气体释放所发出的声音和用于周期性系统性能检查的远程超声测试源。这对于工业设施来说是最大的不利，这会导致绕过严格的验证测试或者造成显著的操作成本负担。传统的超声气体泄露检测器并不能为维护人员提供一种在功能上远程测试气体泄露检测器同时不会由于禁用警报的需要而引起破坏的装置。
发明内容
测试超声气体泄露检测器的方法的示例性实施例包括：在操作模式下操作气体泄露检测器，其中气体泄露检测器响应于由加压的气体泄露生成的宽频带超声以启动警报模式；利用来自远程测试源的超声能量声透射气体泄露检测器，该超声能量不同于由实际的气体泄露生成的宽频带超声；处理所接收的超声能量以确定超声能量的测量特性是否对应于来自测试源的预定测试信号的预定特性；以及如果处理指示所接收的超声能量是来自测试源的测试信号，则在测试模式下操作气体泄露检测器。
气体泄露检测器的示例性实施例被配置为区分由加压气体泄露到大气中生成的超声与由人为超声源生成的超声，并且包括：超声麦克风系统，响应于接收的超声能量以生成麦克风信号；处理器系统，被配置为处理麦克风信号的数字化版本，并且在操作模式下处理数字化版本以检测加压气体泄露并在测试时启动警报模式。处理器系统进一步被配置为将来自远程超声测试源的特定超声测试信号识别为已知测试源，并且响应于识别启动测试模式来代替输入警报模式。处理器系统被配置为提供输出函数以根据测试模式启动来生成检测器输出。
附图说明
本领域技术人员在结合附图阅读以下详细说明的基础上容易理解本公开的特征和优势，其中：
图1A示出了超声气体泄露检测器的示例性设置，其沿着超声气体泄露检测器的轴被声透射，即经受来自远程超声测试器的声音。
图1B示出了气体泄露检测器的示例性设置，其被相对于超声气体泄露检测器的轴成角度的远程超声测试器声透射。
图2是超声气体泄露检测器的示例性实施例的示意性框图。
图3是用于图1的超声气体泄露检测器的处理功能的示例性流程图。
图3A是示出测试模式期间的示例性检测器模拟输出的示图。图3B是示出图3A的测试模式期间的检测器测量的声压级(SPL)的示图。
图4A是由远程超声测试源产生的声音的示例性频谱。
图4B是由通过孔口泄露的加压气体所产生的声音的示例性频谱。
图5是超声气体泄露检测器的模拟输出的示例性实施例。
具体实施方式
在以下详细说明以及多幅附图中，类似的元件用类似的参考标号来指示。附图不按比例绘制，并且为了说明的目的可以放大相对部件尺寸。
图1A示出了用于危险位置的超声气体泄露检测器1，其沿着超声气体泄露检测器的轴被来自远程超声测试源160的超声能量声透射。如本文所使用的，“声透射”表示有目的地使超声气体泄露检测器经受声压级。在该示例中，超声气体泄露检测器1包括超声感测麦克风2(图2)，并且通常将超声感测麦克风2安装为面朝下。超声气体泄露检测器1随着测量的声压级(SPL)的增加响应来自超声源160的声能162。图1B示出了超声气体泄露检测器1，其被来自相对于超声气体泄露检测器的轴成角度的测试源160的超声能量162声透射。同样，超声气体泄露检测器1通过测量增加的声压级(SPL)来响应超声测试源160。在功能测试中，操作者通常四处走动，并且从不同方向远程测试超声气体泄露检测器。在一个示例性实施例中，超声气体泄露检测器的警报阈值通常可设置为79分贝(dB)；可以在具有低超声背景的位置中使用较低阈值。
现在需要能够使超声气体泄露检测器特定地将来自远程超声测试源的声音识别为不同于由实际的加压气体泄露所生成的宽频带超声，从而与输入警报相反地启动测试时序。超声气体泄露检测器还可以被配置为拒绝来自其他特定的窄频带超声公害源的声音，诸如21kHz附近操作的电子狗哨声。
图2示出了示例性超声气体泄露检测器1的示意性框图，其包括超声麦克风2作为感测元件。在示例性实施例中，超声麦克风2可以是预偏振压力麦克风，诸如由丹麦Holte的G.R.A.S.Sound and Vibration、德国Gefell的Microtech Gefell GmbH或者丹麦Naerum的Bruel Kjaer制造的。超声区域被定义为人耳能够听到之外的频率范围，健康的年轻成年人大约从20kHz开始。较高的超声频率在空气中比较低频率更快速地衰减，并且用于超声气体泄露检测系统的实际应用通常用于小于100kHz的频率。
在又一示例性实施例中，超声麦克风2可以是基于MEMS(微机电系统)技术的微型麦克风，其可以在15kHz的可听范围之外以及达到100kHz的超声频率范围进行很好的操作。这种MEMS麦克风可以安装在印刷电路板(PCB)上，并且容纳在环境鲁棒的机械壳体中，其允许将超声能量传输至感测元件。可用于这种方式的示例性MEMS麦克风由伊利诺斯州伊塔斯加的Knowles Acoustics制造的SiSonicTM表面安装麦克风。在适合于危险位置的操作的示例性实施例中，MEMS麦克风可容纳在阻火器后面。这种阻火器防止麦克风壳体结构内的点燃火焰传输至外部环境，同时允许声能从外部环境流动到麦克风。这种保护的方法已知为防爆或防火。可被防爆或防火的工业和管理管理主体广泛接受的一些标准是来自加拿大标准组织的CSA C22.2第30-M1986号、来自Factory Mutual的FM 3600和3615以及来自国际电工委员会的IEC 60079-1。其他保护方法可以应用于其他环境保护要求，诸如国际电工委员会的IEC 60529中描述的对固态对象、液体和机械影响的入口保护。
不管麦克风类型和所使用的保护概念如何，由麦克风2生成的模拟信号通过模数转换器(ADC)3转换为数字信号。在示例性实施例中，ADC 3提供具有12位符号整数分辨率和200kHz的采样率的信号4。
在示例性实施例中，超声气体泄露检测器1包括电子控制器5，例如数字信号处理器(DSP)、ASIC或基于微计算机或微处理器的系统。在示例性实施例中，信号处理器5可以包括DSP，尽管其他设备或逻辑电路可以可选地用于其他应用和实施例。在示例性实施例中，信号处理器5还包括作为串行通信接口(SCI)的双重通用异步接收发射器(UART)51、串行外围接口(SPI)52、内部ADC 53、用于外部存储器(SRAM)21的外部存储接口(EMIF)54以及用于芯片上数据存储的非易失性存储器(NVM)55。Modbus 91或HART 92可用作用于在UART 51上进行串行通信的接口。这两种协议在处理工业中是已知的，以及用于向用户的计算机或可编程逻辑控制器(PLC)交互现场仪表的其他协议，诸如PROFlbus、Fieldbus和CANbus。
在示例性实施例中，信号处理器5通过SPI 52接收来自ADC 3的数字检测器信号4。在示例性实施例中，信号处理器5通过SPI 52连接至多个其他接口。这些接口可以包括外部NVM 22、实时时钟23、警报中继24、故障中继25、显示器26和模拟输出27。
在示例性实施例中，模拟输出27可以产生0和20毫安(mA)之间的指示电流等级，其可用于触发矫正动作，仅通过示例说明，诸如关闭按照所建议的工厂协议的处理设备。模拟输出27处的第一电流等级(例如，在4mA和20mA之间)可指示气体泄露，模拟输出27处的第二电流等级(例如，4mA)可指示正常操作(例如，没有发生气体泄露)，以及模拟输出27处的第三电流等级(例如，0mA)可以指示系统故障，其可以由诸如电故障的状况所引起。在其他实施例中，可以选择其他电流等级来表示各种状态。
在示例性实施例中，超声气体泄露检测器1还可以包括用于提供温度信号7的温度传感器6，该温度信号指示气体检测系统的环境温度来用于后续的温度补偿。温度检测器6可连接至信号处理器5的内部ADC 53，其将温度信号7转换为数字表示。
传统的超声气体泄露检测器计算总的接收声压级而不执行任何频率光谱分析。为了能够使超声气体泄露检测器识别远程超声测试源或公害源(诸如电子狗哨声)的信号，通过信号处理器5执行频率分析100(图3)。麦克风信号被电调节用于增益和带通滤波以去除可听频率，诸如15kHz以下。然后，电信号被数字化，并且通过向时域信号施加傅里叶变换来得到频谱。这种傅里叶变换例如可以通过数据窗口化之后的联合时频分析(JTFA)来得到。参照图3，数据窗口化函数101包括施加汉宁、汉明、Parzen、矩形、高斯、指数或其他适当的数据窗口化函数中的一种。在示例性实施例中，数据窗口函数101包括由余弦类型的函数所描述的汉明窗口函数：
W H m = 1 2 { 1.08 - 0.92 c o s ( 2 π n N - 1 ) }
其中，N是采样点的数量(例如，512)，并且n在1和N之间。
在示例性实施例中，在施加JTFA函数之前，汉明窗口函数101被施加至输入信号。该数据窗口化函数缓和了信号的频谱“泄露”，这例如在David C.Swanson、Marcel Dekker的“Signal Processing for Intelligent Sensor Systems”(2000)中详细进行了描述。再次参照图3，在示例性实施例中，JTFA 102包括离散傅里叶变换。JTFA 102还可以包括具有偏移时间窗口的短时傅里叶变换(STFT)(也已知为加伯变换)或者在Swanson参考中描述的离散小波变换(DWT)。傅里叶变换的输出可以被滤波或处理以去除超声频带之外的频率响应，例如在大约15kHz至大约70kHz之间。
在103中，通过根据麦克风敏感度和电子增益在从傅里叶变换中选择并通过校准因子标准化的各个超声频率处的强度的幅度进行相加来计算声压级(SPL)。超声SPL以分贝(dB)来指示，其是声音相对于参考值的有效压力的对数测量。通常使用的空气中的“零”参考声压(0dB)是20μPa RMS，其历史上从人耳的阈值得到。安静工业环境(诸如远程陆上井口)中的超声SPL的典型值可以在40dB和58dB之间，而背景超声SPL可以在诸如压缩器、发电器和冷却器(鳍式风扇)的机器操作存在的情况下高很多。
图4A示出了诸如远程超声测试源160的人工声音源的频谱，而图4B示出了来自宽频带超声源150(诸如气体泄露)的宽频带能量152(图3)的频谱。美国专利申请2012/0194973A1描述了远程超声测试源的超声发射特性，该测试源在单个频率处发射窄超声束并且被设计用于危险位置，其内容结合于此作为参考。在该共同未决申请中描述的测试源适合用于本文描述的测试方法。可以可选地使用生成窄频带或单频的其他测试源。通过受限的开口或孔口泄露的加压气体在宽频范围上产生超声频率发射，而远程测试器可被设计为产生单个具体的频率或窄频带信号，如US 2012/0194973所描述的。
为了区分和量化所接收的超声中的频率峰值内容，可以执行数学计算104(图3)。在示例性计算中，频谱中的峰值幅度与所有频率的幅度的总和进行比较。即，所述比率可以在宽频带噪声的情况下较低，而在单个峰值的情况下显著较高。通过以下公式描述该比率R：
R = max ( Y k ) Σ i = 0 max ( k ) Y i
其中，Yk是频率k处的幅度。
频谱中的峰值幅度的频率位置将超声的源识别为远程超声测试源或其他有害的单频源(诸如电子狗哨声)。在示例性实施例中，远程超声测试源发射频率可以为30kHz的+/-1kHz的可允许频带内，即，如果经由频谱分析检测出30kHz+/-1kHz的单音频率(图4A)，则远程测试源被识别为合法的超声测试源。指定+/-1kHz的窗口以应对远程超声测试源的制造变化或多个测试源信号的变化。在另一实施例中，代替单个测试频率，频率的离散集合或者频率的时间时序可用于识别远程超声测试源。在示例性实施例中，远程超声测试源可以在两个频率(例如，35kHz和40kHz)之间周期性地切换。
在105中(图3)，处理器确定来自测试源2的信号是否被有效检测，即，生成测试频率。如果没有，则泄露检测器在正常操作模式下进行操作(107)，以检测气体泄露。具有气体检测操作模式的气体检测器的示例性实施例在2012年6月27日提交的共同未决美国专利申请13535182和2012年3月13日提交的美国专利申请13802410中进行了描述，其内容结合于此作为参考。可以可选地采用用于气体泄露操作的其他技术。
随着从远程超声测试源(即，友好源)发出，一旦超声气体泄露检测器在105(图3)中识别超声能量，则其可以立即初始化测试模式106，从而超声气体泄露检测器指示外部世界存在测试源而非气体泄露。在示例性实施例中，如图3A和图5所示，这种指示可以采用超声气体泄露检测器的模拟输出27(0至20mA)的形式，其被设置为1.5mA持续2秒，向用户发信指示其进入测试模式。0和4mA之间的模拟输出电流等级(参见图5)被用于指示诸如测试模式或故障的状态。在示例性实施例中，用户将在一定的时间段内使其警报系统失效，或者直到远程超声测试源断开或者远离超声气体泄露检测器。当后者发生时，超声气体泄露检测器恢复正常的操作处理107(图3)，其功能主要为气体检测。
在超声气体泄露检测器处于测试模式106的同时，计算的SPL可以与来自由远程测试单元生成的超声能量的期望的SPL(例如，5米距离处为95dB)进行比较。图3B示出了示例性测试模式过程期间的检测器1的本地显示器26(图3)上指示的SPL。在测试模式期间，在例如通过在2秒内下降到1.5mA来初始地指示测试模式启动之后，超声气体泄露检测器在模拟输出27上输出SPL。在示例性实施例中，4mA的模拟输出指示40dB，而20mA的最大值指示120dB(超声气体泄露检测器可测量的最大SPL)。如果测量的SPL与期望的SPL(例如5米距离处的95dB)不匹配，则测试人员将知道超声气体泄露检测器不正确地工作。减小的SPL读数例如可以指示检测器的麦克风挡风保护器被灰尘或湿气阻塞，从而进行维护和再检测。SPL的测量可以通过检测器1上的本地显示器26来指示，使得测试人员可在测试期间查看SPL而不需要监控模拟输出27。
上述计算峰值与总超声能量的比率的方法可用于排除敌对或有害的其他单频源，诸如之前提到的电子狗哨声。即，没有在合法的远程超声测试器的频带或图样内发射的超声源可以作为错误警报被排除，这与传统超声气体泄露检测器所发生的真实加压气体泄露混淆的情况不同。因此，对于在单频下操作的远程超声测试源，在示例性实施例中，用于在105(图3)中识别远程测试源并启动超声气体泄露检测器内的测试模式106的条件可以为：
R>Rthreshold，其中，Rthreshold是适合于存在单个超声频谱的信号的先前建立的比率，以及
SPL>SPLthreshold，其中，SPLthreshold是诸如79dB的阈值，以及
(30kHz–1kHz)<fdetected<(30kHz+1kHz)，其中，fdetected是从频谱分析得到的峰值频率。
在该示例性实施例中，所有三个上面的条件(比率阈值、SPL阈值和峰值频率范围)需要同时满足且持续预定时间(例如，2秒)，以使超声气体泄露检测器进入测试模式106。因此，不太可能意外发生测试模式启动。还非常难以使恶作剧者或破坏者故意将超声气体泄露检测器设置为测试模式，除非他们拥有指向被配置为进行检测的超声气体泄露检测器的可信赖的远程超声测试源。
具有上述特征的超声气体泄露检测器为维护人员提供了以证明的测试间隔功能地远程测试气体泄露检测器的装置，而不存在通过需要禁用警报而引起的中断。
尽管前面描述和示出了主题的具体实施例，但本领域技术人员在不背离本发明的范围和精神的情况下可以进行各种修改和变化。

Claims (32)

1.一种测试超声气体泄露检测器的方法，包括：
在操作模式下操作所述气体泄露检测器，其中所述气体泄露检测器响应于由加压的气体泄露生成的宽频带超声以启动警报模式；
利用来自远程测试源的超声能量声透射所述气体泄露检测器，所述超声能量不同于由实际的气体泄露生成的所述宽频带超声；
处理所接收的超声能量以确定所述超声能量的测量特性是否对应于来自测试源的预定测试信号的预定特性；以及
如果所述处理指示所接收的超声能量是来自所述测试源的测试信号，则在测试模式下操作所述气体泄露检测器。
2.根据权利要求1所述的方法，其中在测试模式下操作所述气体泄露检测器的步骤包括:
从所述气体泄露检测器生成输出信号以指示所述气体泄露检测器在所述测试模式下进行操作。
3.根据权利要求1所述的方法，其中在测试模式下操作所述气体泄露检测器的步骤包括：
测量所接收的测试超声能量的声压级(SPL)；
将所述测试信号的所测量的SPL与预期SPL进行比较。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述测试信号是窄频带超声。
5.根据权利要求4所述的方法，其中处理所接收的超声能量的步骤包括：
获取所接收的信号的反映所接收的信号的频谱信号分量和幅度的超声频谱；
确定峰值信号分量幅度和所述峰值信号分量幅度的频率；
将所述峰值信号幅度与所有信号分量的幅度的总和进行比较；
如果所述峰值信号幅度的比率不超过预定阈值，则确定所接收的信号不是测试信号。
6.根据权利要求5所述的方法，其中处理所接收的超声能量的步骤还包括：
如果所接收的能量的声压级不超过预定的声压级阈值，则确定所接收的超声能量不是测试信号。
7.根据权利要求6所述的方法，其中处理所接收的超声能量的步骤还包括：
将所述峰值信号幅度的频率与预定测试频率或测试频率范围进行比较，并且如果所述峰值信号幅度的频率不对应于所述预定测试频率或测试频率范围，则确定所接收的超声能量不是测试信号。
8.一种超声气体泄露检测器，被配置为区分由加压气体泄露到大气中生成的超声与由人为超声源生成的超声，所述超声气体泄露检测器包括：
超声麦克风系统，响应于接收的超声能量以生成麦克风信号；
处理器系统，响应于所述麦克风信号，并且被配置为：响应于指示高压气体泄露的麦克风信号，在操作模式期间进入警报模式，以及将来自远程超声测试源的超声测试信号识别为已知测试源并且启动测试时序而非进入警报模式；
所述处理器系统被配置为提供输出功能以根据测试模式启动来生成检测器输出。
9.根据权利要求8所述的气体泄露检测器，其中所述处理器系统进一步被配置为处理所述麦克风信号，从而不将其他人为超声源识别为气体泄露或远程测试源，而是识别为有害或恶意源。
10.根据权利要求8所述的气体泄露检测器，其中所述测试信号是预定测试源频率或窄频带处的单频或窄频带测试信号。
11.一种超声气体泄露检测器，被配置为区分由加压气体泄露到大气中生成的超声与由人为超声源生成的超声，所述超声气体泄露检测器包括：
超声麦克风系统，响应于接收的超声能量以生成麦克风信号；
处理器系统，被配置为处理所述麦克风信号的数字化版本；以及
在操作模式中，处理所述数字化版本以检测加压气体泄露并在检测时启动警报模式；
所述处理器系统进一步被配置为将来自远程超声测试源的特定超声测试信号识别为已知测试源，并且响应于所述识别来启动测试模式而非进入警报模式；
所述处理器系统被配置为提供输出功能以根据所述测试模式的启动来生成检测器输出。
12.根据权利要求11所述的气体泄露检测器，其中所述处理器系统进一步被配置为处理所述麦克风信号，从而不将其他超声源识别为气体泄露或远程测试源，而是识别为有害或恶意源。
13.根据权利要求11所述的气体泄露检测器，其中所述测试信号是预定测试源频率或窄频带处的单频或窄频带测试信号。
14.根据权利要求13所述的气体泄露检测器，其中所述处理器系统进一步被配置为：
处理所述数字化信号以提供所接收的信号的反映所述麦克风信号的频谱信号分量和幅度的超声频谱；
确定峰值信号分量幅度和所述峰值信号分量幅度的频率；
如果所述峰值信号幅度与所有信号分量的幅度的总和的比率不超过预定阈值，则将所接收的信号确定为不是特定测试信号。
15.根据权利要求14所述的气体泄露检测器，其中所述处理器系统进一步被配置为测量所接收的超声能量的声压级，并且如果所测量的声压级不超过预定的声压级阈值，则确定所接收的超声能量不是所述特定测试信号。
16.根据权利要求11所述的气体泄露检测器，其中所述处理器系统进一步被配置为处理所述数字化信号以提供所接收的信号的反映所述麦克风信号的频谱信号分量和幅度的超声频谱，并且将所述峰值信号幅度的频率与预定测试频率或测试频率范围进行比较，并且如果所述峰值信号幅度的频率不对应于所述预定测试频率或测试频率范围，则确定所接收的超声能量不是所述特定测试信号。
17.一种测试超声气体泄露检测器的方法，包括：
在操作模式下操作所述气体泄露检测器，其中所述气体泄露检测器响应于由加压的气体泄露生成的宽频带超声以启动警报模式；
利用来自远程测试源的超声能量声透射所述气体泄露检测器，所述超声能量不同于由实际的气体泄露生成的所述宽频带超声；
处理所接收的超声能量以确定所述超声能量的测量特性是否对应于来自测试源的预定测试信号的预定特性；以及
如果所述处理指示所接收的超声能量是来自所述测试源的测试信号，则在测试模式下操作所述气体泄露检测器。
18.根据权利要求17所述的方法，其中在测试模式下操作所述气体泄露检测器的步骤包括：
从所述气体泄露检测器生成输出信号以指示所述气体泄露检测器在所述测试模式下进行操作。
19.根据权利要求17或18所述的方法，其中在测试模式下操作所述气体泄露检测器的步骤包括：
测量所接收的测试超声能量的声压级(SPL)；
将所述测试信号的所测量的SPL与预期SPL进行比较。
20.根据权利要求17、18或19所述的方法，其中所述测试信号是窄频带超声。
21.根据权利要求20所述的方法，其中处理所接收的超声能量的步骤包括：
获取所接收的信号的反映所接收的信号的频率信号分量和幅度的超声频谱；
确定峰值信号分量幅度和所述峰值信号分量幅度的频率；
将所述峰值信号幅度与所有信号分量的幅度的总和进行比较；
如果所述峰值信号幅度的比率不超过预定阈值，则确定所接收的信号不是测试信号。
22.根据权利要求20或21所述的方法，其中处理所接收的超声能量的步骤还包括：
如果所接收的能量的声压级不超过预定的声压级阈值，则确定所接收的超声能量不是测试信号。
23.根据权利要求21或22所述的方法，其中处理所接收的超声能量的步骤还包括：
将所述峰值信号幅度的频率与预定测试频率或测试频率范围进行比较，并且如果所述峰值信号幅度的频率不对应于所述预定测试频率或测试频率范围，则确定所接收的超声能量不是测试信号。
24.一种超声气体泄露检测器，被配置为区分由加压气体泄露到大气中生成的超声与由人为超声源生成的超声，所述超声气体泄露检测器包括：
超声麦克风系统，响应于接收的超声能量以生成麦克风信号；
处理器系统，响应于所述麦克风信号，并且被配置为：响应于指示高压气体泄露的麦克风信号，在操作模式期间进入警报模式，并且将来自远程超声测试源的超声测试信号识别为已知测试源并且启动测试时序而非进入警报模式；
所述处理器系统被配置为提供输出功能以根据测试模式启动来生成检测器输出。
25.根据权利要求24所述的气体泄露检测器，其中所述处理器系统进一步被配置为处理所述麦克风信号，从而不将其他人为超声源识别为气体泄露或远程测试源，而是识别为有害或恶意源。
26.根据权利要求24或25所述的气体泄露检测器，其中所述测试信号是预定测试源频率或窄频带处的单频或窄频带测试信号。
27.一种超声气体泄露检测器，被配置为区分由加压气体泄露到大气中生成的超声与由人为超声源生成的超声，所述超声气体泄露检测器包括：
超声麦克风系统，响应于接收的超声能量以生成麦克风信号；
处理器系统，被配置为处理所述麦克风信号的数字化版本；以及
在操作模式中，处理所述数字化版本以检测加压气体泄露并在检测时启动警报模式；
所述处理器系统进一步被配置为将来自远程超声测试源的特定超声测试信号识别为已知测试源，并且响应于所述识别来启动测试模式而非进入警报模式；
所述处理器系统被配置为提供输出功能以根据所述测试模式的启动来生成检测器输出。
28.根据权利要求27所述的气体泄露检测器，其中所述处理器系统进一步被配置为处理所述麦克风信号，从而不将其他超声源识别为气体泄露或远程测试源，而是识别为有害或恶意源。
29.根据权利要求27或28所述的气体泄露检测器，其中所述测试信号是预定测试源频率或窄频带处的单频或窄频带测试信号。
30.根据权利要求29所述的气体泄露检测器，其中所述处理器系统进一步被配置为：
处理所述数字化信号以提供所接收的信号的反映所述麦克风信号的频谱信号分量和幅度的超声频谱；
确定峰值信号分量幅度和所述峰值信号分量幅度的频率；
如果所述峰值信号幅度与所有信号分量的幅度的总和的比率不超过预定阈值，则将所接收的信号确定为不是特定测试信号。
31.根据权利要求30所述的气体泄露检测器，其中所述处理器系统进一步被配置为测量所接收的超声能量的声压级，并且如果所测量的声压级不超过预定的声压级阈值，则确定所接收的超声能量不是所述特定测试信号。
32.根据权利要求27、28、29、30或31所述的气体泄露检测器，其中所述处理器系统进一步被配置为处理所述数字化信号以提供所接收的信号的反映所述麦克风信号的频率信号分量和幅度的超声频谱，并且将所述峰值信号幅度的频率与预定测试频率或测试频率范围进行比较，并且如果所述峰值信号幅度的频率不对应于所述预定测试频率或测试频率范围，则确定所接收的超声能量不是所述特定测试信号。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020052589A1 (zh) * 2018-09-12 2020-03-19 上海核工程研究设计院有限公司 一种用于核电厂主蒸汽管道的声光结合泄漏监测系统
CN115862454A (zh) * 2022-12-30 2023-03-28 山西虹安应急科技有限公司 一种气体模拟方法、装置及电子设备

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016118355A1 (en) * 2015-01-19 2016-07-28 Honeywell International Inc. Automatic bump and calibration in gas detectors via short range wireless communication
WO2016154042A1 (en) * 2015-03-20 2016-09-29 Federal Signal Corporation Warning system with modularized subsystems
US9459142B1 (en) 2015-09-10 2016-10-04 General Monitors, Inc. Flame detectors and testing methods
CA3052312A1 (en) * 2017-03-24 2018-09-27 Exxonmobil Research And Engineering Company System and method for the ultrasonic autonomous detection of leaks
US10775260B2 (en) * 2018-09-26 2020-09-15 Honeywell International Inc. Focused mode detection for an ultrasonic leak detection device
US11226256B2 (en) * 2019-04-05 2022-01-18 Honeywell International Inc. Handheld ultrasonic testing device
IT201900010698A1 (it) 2019-07-02 2021-01-02 St Microelectronics Srl Sistema e metodo di diagnosi dello stato di funzionamento di un sensore microelettromeccanico
KR20210050274A (ko) * 2019-10-28 2021-05-07 주식회사 모빅랩 초음파 대역의 음향 신호를 이용한 설비 고장 예측 시스템 및 그 방법
CN112362749A (zh) * 2020-11-18 2021-02-12 筑友智造科技投资有限公司 灌浆填缝的泄漏检测方法、装置及系统
JP7075549B1 (ja) * 2021-02-25 2022-05-25 Ｊｆｅアドバンテック株式会社 漏洩量推定方法、漏洩量推定装置及び漏洩量推定システム
CN114151736B (zh) * 2021-12-03 2023-11-28 北京声创新技术发展有限责任公司 一种监测天然气泄漏的超声三阵元报警定位仪及方法
CN114323481B (zh) * 2021-12-31 2023-11-10 北京卫星环境工程研究所 一种气体多源泄漏声像定位方法及声像定位系统
CN117968968B (zh) * 2023-12-14 2024-07-19 德浦勒仪表(广州)有限公司 一种模拟多管道气体泄漏的控制方法、装置及电子设备

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61237042A (ja) * 1985-04-12 1986-10-22 Sanyo Electric Co Ltd ガス漏れ警報器の試験方法
CN1603814A (zh) * 2004-11-05 2005-04-06 上海奥达光电子科技有限公司 地下管道腐蚀与泄漏智能在线检测系统
EP1522839A1 (en) * 2003-10-08 2005-04-13 INNOVA AirTech Instruments A/S Ultrasonic gas leak detector including a detector testing device
CN201803832U (zh) * 2010-09-26 2011-04-20 长沙理工大学 用声发射信号检测阀门泄漏的试验装置
CN102445309A (zh) * 2011-11-09 2012-05-09 北京爱社时代科技发展有限公司 可抗短暂环境噪声干扰的超声波气体泄漏检测仪
US20130166227A1 (en) * 2011-12-27 2013-06-27 Utc Fire & Security Corporation System and method for an acoustic monitor self-test
CN103403796A (zh) * 2011-02-02 2013-11-20 通用显示器公司 用于危险场所的防爆声源

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4287581A (en) 1980-02-19 1981-09-01 Neale Sr Dory J Ultrasonic fluid leak detector
US4333028A (en) 1980-04-21 1982-06-01 Milltronics Ltd. Damped acoustic transducers with piezoelectric drivers
US4704709A (en) 1985-07-12 1987-11-03 Westinghouse Electric Corp. Transducer assembly with explosive shock protection
CA2165967A1 (en) 1993-06-22 1995-01-05 Robert K. Jeffers Acoustic deterrent system and method
US5452267A (en) 1994-01-27 1995-09-19 Magnetrol International, Inc. Midrange ultrasonic transducer
US5401174A (en) 1994-03-30 1995-03-28 Chrysler Corporation Universal charge port connector for electric vehicles
US5561290A (en) 1995-06-09 1996-10-01 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Optical detector calibrator system
DE19620133C2 (de) 1996-05-18 2001-09-13 Endress Hauser Gmbh Co Schall- oder Ultraschallsensor
GB2361541B (en) 1998-03-05 2002-01-16 Palmer Environmental Ltd Detecting leaks in pipes
JP3926990B2 (ja) 2001-02-05 2007-06-06 株式会社東芝 磁気ヘッド測定装置及び同装置に適用する測定方法
US7081699B2 (en) 2003-03-31 2006-07-25 The Penn State Research Foundation Thermoacoustic piezoelectric generator
US7126878B1 (en) 2004-01-27 2006-10-24 Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. Push-pull tonpilz transducer
US7227294B2 (en) 2005-04-29 2007-06-05 Symbol Technologies, Inc. Piezoelectric motor drive circuit and method
US8792658B2 (en) 2007-08-30 2014-07-29 General Monitors, Inc. Techniques for protection of acoustic devices

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61237042A (ja) * 1985-04-12 1986-10-22 Sanyo Electric Co Ltd ガス漏れ警報器の試験方法
EP1522839A1 (en) * 2003-10-08 2005-04-13 INNOVA AirTech Instruments A/S Ultrasonic gas leak detector including a detector testing device
US20060191341A1 (en) * 2003-10-08 2006-08-31 Olesen Martin T Ultrasonic gas leak detector including a detector testing device
CN1603814A (zh) * 2004-11-05 2005-04-06 上海奥达光电子科技有限公司 地下管道腐蚀与泄漏智能在线检测系统
CN201803832U (zh) * 2010-09-26 2011-04-20 长沙理工大学 用声发射信号检测阀门泄漏的试验装置
CN103403796A (zh) * 2011-02-02 2013-11-20 通用显示器公司 用于危险场所的防爆声源
CN102445309A (zh) * 2011-11-09 2012-05-09 北京爱社时代科技发展有限公司 可抗短暂环境噪声干扰的超声波气体泄漏检测仪
US20130166227A1 (en) * 2011-12-27 2013-06-27 Utc Fire & Security Corporation System and method for an acoustic monitor self-test

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020052589A1 (zh) * 2018-09-12 2020-03-19 上海核工程研究设计院有限公司 一种用于核电厂主蒸汽管道的声光结合泄漏监测系统
CN115862454A (zh) * 2022-12-30 2023-03-28 山西虹安应急科技有限公司 一种气体模拟方法、装置及电子设备
CN115862454B (zh) * 2022-12-30 2024-09-24 山西虹安应急科技有限公司 一种气体模拟方法、装置及电子设备

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