CN109521100A - 集成的声发射换能器装置和方法 - Google Patents

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Abstract

描述了集成的声发射换能器装置和方法。一种示例性装置包括声发射传感器，所述声发射传感器具有集成在所述声发射传感器内的数据提取器和过程变量确定器。所述声发射传感器生成声发射信号。所述数据提取器从所述声发射信号中提取信号数据。所述过程变量确定器基于所提取的信号数据确定过程变量数据。所述过程变量数据包括以下中的至少一个：泄漏率数据、流率数据、流量数据、流动面积数据、流速数据、质量累积数据、或体积累积数据。

Description

集成的声发射换能器装置和方法
技术领域
本公开内容总体上涉及声发射装置和方法，更具体而言，涉及集成的声发射换能器装置和方法。
背景技术
声发射传感器响应于经由声发射传感器的感测元件(例如，一个或多个压电晶体)感测、测量和/或检测的声发射(例如，瞬态弹性波)而生成声发射信号(例如，电压信号)。声发射的来源可以包括材料缺陷(例如，裂缝)的形成和/或传播、材料的滑移和/或位错移动等。
常规的声发射测量和检测环境包括声发射传感器、前置放大器、滤波器、放大器、模数转换器和数据处理设备(例如，计算机)。在此类常规的环境中，声发射信号通常经由前置放大器、滤波器、放大器和模数转换器进行调节和/或修改，然后在数据处理设备处进行分析以检测和/或表征与声发射信号相关联的声发射事件(例如，材料缺陷的形成和/或传播、泄漏率的确定等)。
发明内容
本文公开了集成的声发射换能器装置和方法。在一些公开的示例中，一种装置包括：声发射传感器，所述声发射传感器包括数据提取器和过程变量确定器。在一些公开的示例中，所述声发射传感器生成声发射信号。在一些公开的示例中，所述数据提取器从所述声发射信号中提取信号数据。在一些公开的示例中，所述过程变量确定器基于所提取的信号数据确定过程变量数据。在一些公开的示例中，所述过程变量数据包括以下中的一个或多个：泄漏率数据、流率数据、流量数据、流动面积数据、流速数据、质量累积数据、或体积累积数据。
在一些公开的示例中，一种方法包括：在声发射传感器处从经由所述声发射传感器生成的声发射信号中提取信号数据。在一些公开的示例中，该方法还包括：基于所提取的信号数据在所述声发射传感器处确定过程变量数据。在一些公开的示例中，所述过程变量数据包括以下中的至少一个：泄漏率数据、流率数据、流量数据、流动面积(flow area)数据、流速数据、质量累积数据、或体积累积数据。
在一些示例中，公开了一种包括指令的非暂时性计算机可读存储介质。在一些公开的示例中，所述指令在被执行时使得处理器在声发射传感器处从经由所述声发射传感器生成的声发射信号中提取信号数据。在一些公开的示例中，所述指令在被执行时使得所述处理器基于所提取的信号数据在所述声发射传感器处确定过程变量数据。在一些公开的示例中，所述过程变量数据包括以下中的至少一个：泄漏率数据、流率数据、流量数据、流动面积数据、流速数据、质量累积数据、或体积累积数据。
在一些公开的示例中，一种装置包括：外部前置放大器设备，所述外部前置放大器设备包括数据提取器和过程变量确定器。在一些公开的示例中，所述外部前置放大器设备接收经由可操作地耦合到所述外部前置放大器设备的声发射传感器生成的声发射信号。在一些公开的示例中，所述数据提取器从所述声发射信号中提取信号数据。在一些公开的示例中，所述过程变量确定器基于所提取的信号数据确定过程变量数据。在一些公开的示例中，所述过程变量数据包括以下中的至少一个：泄漏率数据、流率数据、流量数据、流动面积数据、流速数据、质量累积数据、或体积累积数据。
在一些公开的示例中，一种方法包括：在外部前置放大器设备处从在所述外部前置放大器设备处接收的声发射信号中提取信号数据。在一些公开的示例中，所述声发射信号经由可操作地耦合到所述外部前置放大器设备的声发射传感器来生成。在一些公开的示例中，该方法还包括：基于所提取的信号数据在所述外部前置放大器设备处确定过程变量数据。在一些公开的示例中，所述过程变量数据包括以下中的至少一个：泄漏率数据、流率数据、流量数据、流动面积数据、流速数据、质量累积数据、或体积累积数据。
在一些示例中，公开了一种包括指令的非暂时性计算机可读存储介质。在一些公开的示例中，所述指令在被执行时使得处理器在外部前置放大器设备处从在所述外部前置放大器设备处接收的声发射信号中提取信号数据。在一些公开的示例中，所述声发射信号经由可操作地耦合到所述外部前置放大器设备的声发射传感器来生成。在一些公开的示例中，所述指令在被执行时使得所述处理器基于所提取的信号数据在所述外部前置放大器设备处确定过程变量数据。在一些公开的示例中，所述过程变量数据包括以下中的至少一个：泄漏率数据、流率数据、流量数据、流动面积数据、流速数据、质量累积数据、或体积累积数据。
附图说明
图1是已知的声发射测量和检测环境的框图。
图2是修改为包括图1的前置放大器和滤波器的图1的声发射传感器的已知实施方式的框图。
图3是可操作地耦合到图1的声发射传感器的外部前置放大器设备的已知实施方式的框图。
图4是根据本公开内容的教导构造的、经由示例性声发射传感器实现的第一示例性集成的声发射换能器的框图。
图5是根据本公开内容的教导构造的、经由示例性外部前置放大器设备实现的第二示例性集成的声发射换能器的框图。
图6是表示用于经由图4的第一示例性集成的声发射换能器确定、发送和/或呈现过程变量数据和/或状态指示数据的示例性方法的流程图。
图7是表示用于经由图5的第二示例性集成的声发射换能器确定、发送和/或呈现过程变量数据和/或状态指示数据的示例性方法的流程图。
图8是能够执行指令以实现图6的示例性方法和图4的第一示例性集成的声发射换能器的示例性处理器平台的框图。
图9是能够执行指令以实现图7的示例性方法和图5的第二示例性集成的声发射换能器的示例性处理器平台的框图。
在以上标识的附图中示出并在下面详细描述某些示例。在描述这些示例时，使用相似或相同的附图标记来标识相同或相似的元件。附图不一定按比例绘制，并且为了清楚和/或简洁，可以在比例上或示意性的夸大地示出附图的某些特征和某些视图。
具体实施方式
常规的声发射测量和检测环境包括声发射传感器、前置放大器、滤波器、放大器、模数转换器和数据处理设备(例如，计算机)。在此类常规的环境中，声发射信号通常经由前置放大器、滤波器、放大器和模数转换器进行调节和/或修改，然后在数据处理设备处进行分析以检测和/或表征与声发射信号相关联的声发射事件(例如，材料缺陷的形成和/或传播、泄漏率的确定等)。
在一些已知的声发射测量和检测环境中，包括前置放大器、滤波器和放大器的信号调节电路包括在数据采集设备中，该数据采集设备还包括模数转换器。在其它已知的声发射测量和检测环境中，信号调节电路的前置放大器和滤波器集成在声发射传感器内，而不是集成在数据采集设备内。在其它已知的声发射测量和检测环境中，信号调节电路的前置放大器和滤波器集成在可操作地位于和/或定位在声发射传感器和数据采集设备之间的外部前置放大器设备内，而不是集成在数据采集设备内。
上述常规的声发射测量和检测环境需要高速采样(例如，经由数据采集设备)和广泛的后处理(例如，经由数据处理设备)以产生关于监测和/或评估的材料(例如，过程设备)的完整性和/或健康的有用信息。这种有用信息的示例可以包括对与由声发射传感器监测的过程设备内发生的过程相关联的泄漏率、流率、流量、流动面积、流速、质量累积和/或体积累积的确定和/或估计，并且可以进一步包括对与被监测的过程设备相关联的阀健康、阀磨损、密封健康、密封磨损和/或逸散性排放的确定和/或估计。
上述常规的声发射测量和检测环境未能实时产生有用信息(例如，泄漏率数据、流率数据、阀健康数据、阀磨损数据等)。此外，这种常规的声发射测量和检测系统的上述高速采样和广泛后处理要求使得必须实现高端数据采集和数据处理设备，这增加了声发射测量和检测系统的复杂性和成本。这种高端设备的实现在低功率和/或危险环境中在技术上变得具有挑战性。
与上述常规的声发射测量和检测环境不同，本文公开的集成的声发射换能器装置和方法将由集成的声发射换能器生成和/或在集成的声发射换能器处接收的一个或多个声发射信号转化、转换和/或重述(restate)为有用信息(例如，泄漏率、流率、阀健康、阀磨损等)，以在集成的声发射换能器处呈现，和/或以从集成的声发射换能器发送到外部设备。实现本文所公开的集成的声发射换能器装置和方法有利地使得能够将由集成的声发射换能器生成和/或在集成的声发射换能器处接收的一个或多个声发射信号实时地转化、转换和/或重述为集成的声发射换能器处的有用信息，而不需要通过昂贵的外部数据采集设备和/或外部数据处理设备实现声发射信号的高速采样和/或广泛的、有时间延迟的后处理。在描述所公开的集成的声发射换能器装置和方法的细节之前，结合图1提供对已知的声发射测量和检测环境的描述。
图1是已知的声发射测量和检测环境100的框图。图1的声发射测量和检测环境100包括声发射传感器102和数据采集系统104。图1的数据采集系统104包括数据采集设备106和数据处理设备108(例如，计算机)。数据采集设备106包括实现为前置放大器112、滤波器114和放大器116的信号调节电路110。数据采集设备106还包括模拟信号检测器118和模数转换器120。数据处理设备108包括处理器122和存储器124。处理器122包括和/或实现事件检测器126。存储器124存储数字信号数据128、一个或多个事件检测算法130以及事件检测数据132。处理器122和/或更一般地，图1的数据处理设备108控制图1的数据采集设备106的操作。
图1的声发射传感器102响应于经由声发射传感器102的感测元件(未示出)感测、测量和/或检测的一个或多个声发射(例如，图1的瞬态弹性波136)而生成声发射信号134。如本领域中已知的，声发射传感器102的感测元件实现为一个或多个压电晶体。响应于声发射传感器102耦合到的图1的样品140中的缺陷(例如，图1的裂缝138)的形成和/或传播，声发射传感器102的感测元件感测、测量和/或检测声发射(例如，瞬态弹性波136)。图1的样本140可以是一件过程设备(例如，一段管道和/或导管、诸如阀之类的现场设备等)。由声发射传感器102生成的声发射信号134是模拟信号。所生成的声发射信号134被发送到图1的数据采集系统104和/或在图1的数据采集系统104处被接收。具体而言，声发射信号134被发送到图1的数据采集系统104的数据采集设备106的信号调节电路110的前置放大器112和/或在该处被接收。
图1的数据采集设备106的信号调节电路110调节、改变和/或以其它方式准备所生成的声发射信号134以进行进一步处理。图1的信号调节电路110的前置放大器112放大、提升和/或增强所生成的声发射信号134。经放大的声发射信号从前置放大器112发送到图1的信号调节电路110的滤波器114。滤波器114基于与滤波器114相关联的不可选和/或不可编程带宽对经放大的声发射信号进行滤波。经滤波的声发射信号从滤波器114发送到图1的信号调节电路的放大器116。放大器116进一步放大、提升和/或增强经滤波的声发射信号。经放大的声发射信号从放大器116发送到图1的数据采集设备106的模拟信号检测器118。
在一些已知的替代实施方式中，信号调节电路110的前置放大器112、滤波器114和/或放大器116位于图1的声发射传感器102处(例如，集成在其内)，和/或位于可操作地位于和/或定位在图1的声发射传感器102和图1的数据采集系统104之间的外部前置放大器设备处。例如，图2是修改为包括图1的前置放大器112和滤波器114的图1的声发射传感器102的已知实施方式200的框图。在图2的示例中，图1的前置放大器112和滤波器114的上述操作和/或功能在图2的声发射传感器102处执行，而不是在图1的数据采集系统104的数据采集设备106处执行。作为另一个示例，图3是可操作地位于和/或定位在图1的声发射传感器102和图1的数据采集系统104之间的外部前置放大器设备302的已知实施方式300的框图。在图3的示例中，图1的前置放大器112和滤波器114的上述操作和/或功能在图3的外部前置放大器设备302处执行，而不是在图1的数据采集系统104的数据采集设备106处执行。
返回到图1的已知的声发射测量和检测环境100，数据采集设备106的模拟信号检测器118将从信号调节电路110的放大器116发送的放大信号检测为模拟波形。数据采集设备106的模数转换器120将检测到的模拟波形转换为数字信号数据128。将数字信号数据128从模数转换器120发送到图1的数据处理设备108的存储器124，在存储器124处存储数字信号数据128以用于通过图1的数据处理设备108的处理器122进行进一步处理。
图1的数据处理设备108的处理器122实现事件检测器126，用以检测图1的样品140中的一个或多个缺陷(例如，图1的裂缝138)的形成和/或传播。事件检测器126基于存储在存储器124中并且可由处理器122和/或事件检测器126访问的一个或多个事件检测算法130来检测与缺陷相关联的一个或多个事件(例如，与缺陷的形成和/或传播相关联的泄漏率)。事件检测器126和/或更一般地，图1的数据处理设备108的处理器122可以将事件检测数据132(例如，与由事件检测器126检测到的一个或多个事件相对应的数据)发送到数据处理设备108的存储器124，在存储器124处存储事件检测数据132以供处理器122进一步分析和/或或者处理。
图4是根据本公开内容的教导构造的、经由示例性声发射传感器402实现的第一示例性集成的声发射换能器400的框图。在图4所示的示例中，声发射传感器402包括示例性感测元件404、示例性前置放大器406、示例性滤波器408、示例性数据提取器410、示例性过程变量确定器412、示例性状态指示确定器414、示例性网络接口电路416、示例性呈现设备418、示例性数据管理器420和示例性存储器422。图4的网络接口电路416包括分别能够与一个或多个示例性外部设备428(例如，数据处理设备，诸如计算机)通信的示例性发射机424和示例性接收机426。图4的存储器422存储示例性提取的信号数据430、一个或多个示例性过程变量算法432、示例性过程变量数据434、一个或多个示例性状态指示算法436、以及示例性状态指示数据438。
在图4的所示示例中，感测元件404、前置放大器406、滤波器408、数据提取器410、过程变量确定器412、状态指示确定器414、网络接口电路416、呈现设备418、数据管理器420和存储器422集成在集成的声发射换能器400的声发射传感器402内。在其它示例中，滤波器408、数据提取器410、过程变量确定器412、状态指示确定器414、网络接口电路416、呈现设备418、数据管理器420和/或存储器422中的一个或多个可以集成在图4的声发射传感器402的前置放大器406内。
图4的声发射传感器402响应于经由声发射传感器402的感测元件404感测、测量和/或检测的一个或多个声发射(例如，瞬态弹性波)而生成示例性声发射信号440。在一些示例中，声发射传感器402的感测元件404可以实现为一个或多个压电晶体。在一些示例中，由声发射传感器402生成的声发射信号440是模拟信号。在图4的所示示例中，由图4的声发射传感器402生成的声发射信号440被发送到图4声发射传感器402的前置放大器406和/或在该处被接收。
图4的前置放大器406放大、提升和/或增强声发射信号440。在图4的所示示例中，前置放大器406在声发射信号440被发送到图4的声发射传感器402的滤波器408和/或在该处被接收之前放大、提升和/或增强声发射信号440。在其它示例中，图4的前置放大器406可以在声发射信号440被图4的声发射传感器402的滤波器408滤波之后放大、提升和/或增强声发射信号440。在图4的所示示例中，由前置放大器406生成的经放大的声发射信号被发送到图4的声发射传感器402的滤波器408和/或在该处被接收。
图4的滤波器408对声发射信号440进行滤波。图4的滤波器408可以实现为任何类型的滤波器，包括例如有源、无源、超外差、包络检测、电容器切换、现场可编程门阵列、有限脉冲响应、无限脉冲响应等。在一些示例中，图4的滤波器408可以实现为带宽可选择的滤波器，如在2017年9月20日提交的题为“Bandwidth-Selectable Acoustic EmissionApparatus and Methods for Transmitting Time-Averaged Signal Data”(代理人案卷号20040/56-13712)的美国专利申请中所公开的，其全部内容由此通过引用方式被并入本文。在图4的所示示例中，由滤波器408生成的经调节(例如，经放大和滤波)的声发射信号被发送到图4的声发射传感器402的数据提取器410和/或在该处被接收。
图4的数据提取器410从经调节的声发射信号中提取信号数据(例如，图4的提取的信号数据430)。在一些示例中，图4的提取的信号数据430包括与经调节的声发射信号相关联的均方根数据。例如，数据提取器410可以通过对经调节的声发射信号的值求平方(例如，对定义经调节的声发射信号的波形的函数求平方)，通过取平方值的平均值(例如，平方函数的平均值)，并通过取平均值的平方根(例如，平均函数的平方根)，来从经调节的声发射信号中提取和/或计算均方根数据。在其它示例中，图4的提取的信号数据430包括与经调节的声发射信号相关联的平均信号电平数据。例如，数据提取器410可以通过根据时间取平均信号值(例如，定义经调节的声发射信号的波形的函数的平均值)来另外地或替代地从经调节的声发射信号中提取和/或计算平均信号电平数据。在其它示例中，数据提取器410可以另外地或替代地提取与声发射信号相关联的谱内容(spectral content)数据，和/或与声发射信号相关联的瞬态数据。图4的提取的信号数据430可以包括这样的频谱内容数据和/或瞬态数据。
图4的数据提取器410将提取的信号数据430发送到声发射传感器402的存储器422，在存储器422处存储提取的信号数据430以供进一步分析和/或处理。存储在图4的存储器422中的提取的信号数据430可由图4的声发射传感器402的数据提取器410、过程变量确定器412、状态指示确定器414、网络接口电路416、呈现设备418和/或数据管理器420访问。
图4的过程变量确定器412基于图4的提取的信号数据430确定与声发射信号440相关联的过程变量数据(例如，图4的过程变量数据434)。在一些示例中，图4的过程变量确定器412通过将存储在存储器422上的一个或多个过程变量算法432应用于存储在存储器422上的提取的信号数据430来确定图4的过程变量数据434。在这样的示例中，过程变量确定器412可以从图4的存储器422访问图4的一个或多个过程变量算法432和提取的信号数据430。
例如，基于图4的提取的信号数据430和图4的过程变量算法432中的一个或多个过程变量算法，过程变量确定器412可以确定和/或计算与经由图4的声发射传感器402监测的过程设备(例如，过程管道、阀等)内发生的过程(例如，流体流动)相关联的泄漏率数据(例如，图4的一种类型的过程变量数据434)。在其它示例中，同样基于提取的信号数据430和过程变量算法432中的一个或多个过程变量算法，过程变量确定器412可以另外地或替代地确定和/或计算与过程设备内发生的过程相关联的其它类型的过程变量数据。例如，由过程变量确定器412确定和/或计算的过程变量数据434可以另外地或替代地包括与由图4的声发射传感器402监测的过程设备内发生的过程相关联的流率数据、流量数据、流动面积数据、流速数据、质量累积数据和/或体积累积数据。
图4的过程变量确定器412将过程变量数据434发送到声发射传感器402的存储器422，在存储器422处存储过程变量数据434以供进一步分析和/或处理。存储在图4的存储器422中的过程变量数据434可以由图4的声发射传感器402的过程变量确定器412、状态指示确定器414、网络接口电路416、呈现设备418和/或数据管理器420访问。
图4的状态指示确定器414基于过程变量数据434和/或基于图4的提取的信号数据430来确定与声发射信号440相关联的状态指示数据(例如，图4的状态指示数据438)。在一些示例中，图4的状态指示确定器414通过将存储在存储器422上的状态指示算法436中的一个或多个应用于存储在存储器422上的过程变量数据434和/或提取的信号数据430来确定图4的状态指示数据438。在这样的示例中，图4的一个或多个状态指示算法436、过程变量数据434和/或提取的信号数据430可由状态指示确定器414从图4的存储器422访问。
例如，基于图4的过程变量数据434和/或图4的提取的信号数据430，并且还基于图4的状态指示算法436中的一个或多个，状态指示确定器414可以确定和/或计算与经由图4的声发射传感器402监测的过程设备(例如，过程管道、阀等)和/或过程设备内发生的过程(例如，流体流动)相关联的阀健康数据(例如，图4的一种类型的状态指示数据438)。在一些示例中，阀健康数据可以表达和/或表示为与总体可能的阀健康相关联的百分比类型的状态指示(例如，指示阀健康是总体可能的阀健康的百分之八十(80％)的文本、图形和/或听觉信号和/或消息)。在其它示例中，阀健康数据可以表达和/或表示为通过/失败类型的状态指示(例如，指示阀健康满足(例如，通过)阀健康阈值或不满足(例如，失败)阀健康阈值的文本、图形和/或听觉信号和/或消息)。
在其它示例中，同样基于图4的过程变量数据434和/或图4的提取的信号数据430，并且还基于图4的状态指示算法436中的一个或多个，状态指示确定器414可以另外地或替代地确定和/或计算与过程设备和/或在过程设备内发生的过程相关联的其它类型的状态指示数据。例如，由状态指示确定器414确定和/或计算的状态指示数据438可以另外地或替代地包括与由图4的声发射传感器402监测的过程设备和/或在过程设备内发生的过程相关联的阀磨损数据、密封健康数据、密封磨损数据和/或逸散性排放数据。在其它这样的示例中，不同类型的状态指示数据可以以任何形式来表达和/或表示，包括上面关于阀健康数据所描述的那些形式。
图1的状态指示确定器414将状态指示数据438发送到声发射传感器402的存储器422，在存储器422处存储状态指示数据438以供进一步分析和/或处理。存储在图4的存储器422中的状态指示数据438可由图4的声发射传感器402的状态指示确定器414、网络接口电路416、呈现设备418和/或数据管理器420访问。
图4的网络接口电路416可以通过任何类型的接口标准来实现，例如以太网接口、通用串行总线(USB)和/或PCI express接口。所示示例的网络接口电路416包括图4的发射机424和接收机426，并且可以进一步包括调制解调器和/或网络接口卡，以便于通过网络与图4的一个或多个外部设备428交换数据。在一些示例中，可以通过4-20毫安布线和/或通过一个或多个通信协议(包括例如高速可寻址远程换能器(HART)、Foundation现场总线、传输控制协议/网际协议(TCP/IP)、Profinet、Modbus和/或以太网)以便实现在其上图4的网络接口电路416的发射机424和/或接收机426与一个或多个外部设备428交换数据的网络。
图4的网络接口电路416的发射机424将数据从图4的声发射传感器402发送到图4中的外部设备428中的一个或多个。例如，发射机424可以将图4的过程变量数据434中的一些或全部和/或图4的状态指示数据438中的一些或全部从声发射传感器402发送到外部设备428中的一个或多个。在一些示例中，由发射机424发送的图4的过程变量数据434和/或状态指示数据438可以是由发射机从声发射传感器402发送到图4的一个或多个外部设备428的唯一数据。在一些示例中，经由图4的声发射传感器402的网络接口电路416的发射机424进行的数据传输由图4的数据管理器420控制和/或管理，如下所述。
图4的呈现设备418在图4的声发射传感器402处以视觉和/或听觉形式呈现数据，包括例如，图4的过程变量数据434中的一些或全部和/或图4的状态指示数据438中的一些或全部。例如，呈现设备418可以被实现为以下中的一个或多个：用于呈现视觉信息的发光二极管、触摸屏和/或液晶显示器，和/或用于呈现听觉信息的扬声器。在一些示例中，经由图4的声发射传感器402的呈现设备418的数据呈现由图4的数据管理器420控制和/或管理，如下所述。
图4的数据管理器420控制和/或管理经由图4的发射机424进行的数据传输。例如，数据管理器420可以确定发射机424要将图4的过程变量数据434中的一些或全部和/或状态指示数据438中的一些或全部从图4的声发射传感器402发送到图4的外部设备428中的一个或多个所根据的条件、环境和/或定时。在一些示例中，数据管理器420可以基于在数据管理器420和发射机424之间传送的一个或多个控制信号来指示和/或以其它方式控制发射机424发送图4的过程变量数据434中的一些或全部和/或状态指示数据438中的一些或全部。
图4的数据管理器420还控制和/或管理在图4的声发射传感器402的呈现设备418处的数据呈现。例如，数据管理器420可以确定呈现设备418将呈现图4的过程变量数据434中的一些或全部和/或状态指示数据438中的一些或全部所根据的条件、环境和/或定时。在一些示例中，数据管理器420可以基于在数据管理器420和呈现设备418之间传送的一个或多个控制信号来指示和/或以其它方式控制呈现设备418呈现图4的过程变量数据434中的一些或全部和/或状态指示数据438中的一些或全部。
图4的存储器422存储提取的信号数据430、一个或多个过程变量算法432、过程变量数据434、一个或多个状态指示算法436、以及状态指示数据438。图4的存储器422还可以存储由图4的发射机424发送的和/或由图4的接收机426接收的数据和/或数据结构中的一些或全部。图4的存储器422可以由任何类型和/或任何数量的存储设备实现，例如存储驱动器，、闪存、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、高速缓存和/或任何其它存储介质，其中数据被存储任何持续时间(例如，延长的时间段、永久地、短暂地、用于临时缓冲和/或用于高速缓存数据)。存储在图4的存储器422中的数据可以以任何文件和/或数据结构格式、组织方案和/或布置来存储。图4的存储器422可由数据提取器410、过程变量确定器412、状态指示确定器414、网络接口电路416(包括发射机424和接收机426)、呈现设备418、数据管理器420和/或更一般地，图4的声发射传感器402访问.
尽管在图4中示出了实现集成的声发射换能器400的示例性方式，但图4中示出的元件、过程和/或设备中的一个或多个可以组合、划分、重新布置、省略、消除和/或以任何其它方式实现。此外，示例性感测元件404、示例性前置放大器406、示例性滤波器408、示例性数据提取器410、示例性过程变量确定器412、示例性状态指示确定器414、示例性网络接口电路416、示例性呈现设备418、示例性数据管理器420、示例性存储器422和/或更一般地，图4的集成的声发射换能器400的示例性声发射传感器402可以通过硬件、软件、固件和/或硬件、软件和/或固件的任何组合来实现。因此，例如，示例性感测元件404、示例性前置放大器406、示例性滤波器408、示例性数据提取器410、示例性过程变量确定器412、示例性状态指示确定器414、示例性网络接口电路416、示例性呈现设备418、示例性数据管理器420、示例性存储器422和/或更一般地，图4的集成的声发射换能器400的示例性声发射传感器402中的任何一个可以由一个或多个模拟或数字电路、逻辑电路、可编程处理器、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑器件(PLD)和/或现场可编程逻辑器件(FPLD)实现。当阅读本专利的任何装置或系统权利要求以涵盖纯软件和/或固件实施方式时，示例性感测元件404、示例性前置放大器406、示例性滤波器408、示例性数据提取器410、示例性过程变量确定器412、示例性状态指示确定器414、示例性网络接口电路416、示例性呈现设备418、示例性数据管理器420、示例性存储器422和/或更一般地，图4的集成的声发射换能器400的示例性声发射传感器402中的至少一个由此明确定义为包括非暂时性计算机可读存储设备或存储盘，例如包括软件和/或固件的存储器、数字多功能盘(DVD)、压缩盘(CD)、蓝光盘等。此外，图4的示例性集成的声发射换能器400可以包括除了或者代替图4中所示的元件、过程和/或设备的一个或多个元件、过程和/或设备和/或可以包括多于一个的任何或全部示出的元件、过程和设备。
图5是根据本公开内容的教导构造的、经由示例性外部前置放大器设备502实现的第二示例性集成的声发射换能器500的框图。在图5的所示示例中，外部前置放大器设备502与示例性声发射传感器504可操作地耦合(例如，与其进行电通信)。图5的声发射传感器504包括上述图4的声发射传感器402的感测元件404。除了包括在图5的声发射传感器504中的图4的感测元件404之外，图5的外部前置放大器设备502包括图4中所示的声发射传感器402及上述的所有其它组件、结构和数据。例如，如图5所示，外部前置放大器设备502包括上述图4的声发射传感器402的前置放大器406、滤波器408、数据提取器410、过程变量确定器412、状态指示确定器414、网络接口电路416(包括发射机424和接收机426)、呈现设备418、数据管理器420和存储器422(包括提取的信号数据430、一个或多个过程变量算法432、过程变量数据434、一个或多个状态指示算法436、以及状态指示数据438)。
结合图5的所示示例，图5的外部前置放大器设备502的前置放大器406、滤波器408、数据提取器410、过程变量确定器412、状态指示确定器414、网络接口电路416(包括发射机424和接收机426)、呈现设备418、数据管理器420和存储器422(包括提取的信号数据430、一个或多个过程变量算法432、过程变量数据434、一个或多个状态指示算法436、以及状态指示数据438)中的每一个的结构、功能和/或操作与上述图4的声发射传感器402的前置放大器406、滤波器408、数据提取器410、过程变量确定器412、状态指示确定器414、网络接口电路416(包括发射机424和接收机426)、呈现设备418、数据管理器420和存储器422(包括提取的信号数据430、一个或多个过程变量算法432、过程变量数据434、一个或多个状态指示算法436、以及状态指示数据438)的对应结构、功能和/或操作相同。因此，为了简洁起见，本文不再重复图5的外部前置放大器设备502的这些组件、结构和数据的结构、功能和/或操作。
在图5的所示示例中，前置放大器406、滤波器408、数据提取器410、过程变量确定器412、状态指示确定器414、网络接口电路416、呈现设备418、数据管理器420和存储器422集成在集成的声发射换能器500的外部前置放大器设备502中。在其它示例中，滤波器408、数据提取器410、过程变量确定器412、状态指示确定器414、网络接口电路416、呈现设备418、数据管理器420和/或存储器422中的一个或多个可以集成在图5的外部前置放大器设备502的前置放大器406内。
尽管在图5中示出了实现集成的声发射换能器500的示例性方式，但图5中示出的元件、过程和/或设备中的一个或多个可以组合、划分、重新布置、省略、消除和/或以任何其它方式实现。此外，示例性前置放大器406、示例性滤波器408、示例性数据提取器410、示例性过程变量确定器412、示例性状态指示确定器414、示例性网络接口电路416、示例性呈现设备418、示例性数据管理器420、示例性性存储器422和/或更一般地，图5的集成的声发射换能器500的示例性外部前置放大器设备502可以通过硬件、软件、固件和/或硬件、软件和/或固件的任何组合来实现。因此，例如，示例性前置放大器406、示例性滤波器408、示例性数据提取器410、示例性过程变量确定器412、示例性状态指示确定器414、示例性网络接口电路416、示例性呈现设备418、示例性数据管理器420、示例性存储器422和/或更一般地，图5的集成的声发射换能器500的示例性外部前置放大器设备502中的任何一个可以由一个或多个模拟或数字电路、逻辑电路、可编程处理器、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑器件(PLD)和/或现场可编程逻辑器件(FPLD)实现。当阅读本专利的任何装置或系统权利要求以涵盖纯软件和/或固件实施方式时，示例性前置放大器406、示例性滤波器408、示例性数据提取器410、示例性过程变量确定器412、示例性状态指示确定器414、示例性网络接口电路416、示例性呈现设备418、示例性数据管理器420、示例性存储器422和/或更一般地，图5的集成的声发射换能器500的示例性外部前置放大器设备502中的至少一个由此明确定义为包括非暂时性计算机可读存储设备或存储盘，例如包括软件和/或固件的存储器、数字多功能盘(DVD)、压缩盘(CD)、蓝光盘等。此外，图5的示例性集成的声发射换能器500可以包括除了或者代替图5中所示的元件、过程和设备的一个或多个元件、过程和/或设备和/或可以包括多于一个的任何或全部示出的元件、过程和设备。
分别在图6和7中示出表示用于经由图4的第一示例性集成的声发射换能器400和图5的第二示例性集成的声发射换能器500确定、发送和/或呈现过程变量数据和/或状态指示数据的示例性方法的流程图。在这些示例中，可以使用机器可读指令来实现所述方法，所述机器可读指令包括用于由一个或多个处理器(诸如下面结合图8讨论的示例性处理器平台800中所示的处理器802或者下面结合图9讨论的示例性处理器平台900中示出的处理器902)执行的一个或多个程序。所述一个或多个程序可以体现在存储在非暂时性计算机可读存储介质(例如CD-ROM、软盘、硬盘驱动器、数字多功能盘(DVD)、蓝光盘、或与处理器802或处理器902相关联的存储器)上的软件中，但是任何程序的整体和/或其部分可以替代地由除处理器802或处理器902之外的设备执行，和/或体现在固件或专用硬件中。此外，尽管参考图6和图7中所示的流程图来描述示例性程序，但可以替代地使用实现图4的第一示例性集成的声发射换能器400和/或图5的第二示例性集成的声发射换能器500的许多其它方法。例如，可以改变块的执行顺序，和/或可以改变、消除或组合所描述的一些块。另外地或替代地，任何或所有块可以由被构造为在不执行软件或固件的情况下执行相应的操作的一个或多个硬件电路(例如，分立和/或集成的模拟和/或数字电路、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、比较器、运算放大器(op-amp)、逻辑电路等)实现。
如上所述，图6和图7的示例性方法可以使用存储在非暂时性计算机和/或机器可读介质(例如，硬盘驱动器、闪存、只读存储器、压缩盘、数字多功能盘、高速缓存、随机存取存储器和/或任何其它存储设备或存储盘，其中信息被存储任何持续时间(例如，延长的时间段、永久地、短暂地、用于临时缓冲和/或用于高速缓存信息))上的编码指令(例如，计算机和/或机器可读指令)来实现。如本文所使用的，术语非暂时性计算机可读介质明确地定义为包括任何类型的计算机可读存储设备和/或存储盘，并且排除传播信号并排除传输介质。“包括”和“包含”(及其所有形式和时态)在本文中用作开放式术语。因此，每当权利要求列出任何形式的“包括”或“包含”(例如，包含、包括、包含有、包括有等)之后的任何内容时，应理解可以存在额外的要素、术语等，而不会落在相应权利要求的范围之外。如本文所使用的，当短语“至少”被用作权利要求的前序中的过渡词时，它以与术语“包含”和“包括”是开放式的相同方式是开放式的。
图6是表示用于经由图4的第一示例性集成的声发射换能器400确定、发送和/或呈现过程变量数据和/或状态指示数据的示例性方法600的流程图。图6的示例性方法600在声发射传感器生成声发射信号(块602)时开始。例如，图4的声发射传感器402可以响应于经由图4的声发射传感器402的感测元件404感测、测量和/或检测到的一个或多个声发射(例如，瞬态弹性波)而生成图4的声发射信号440。在块602之后，图6的示例性方法600的控制进行到块604。
在块604处，声发射传感器的信号调节电路调节声发射信号(块604)。例如，图4的声发射传感器402的前置放大器406和/或滤波器408可以通过分别放大和/或滤波声发射信号440来调节图4的声发射信号440。在块604之后，图6的示例性方法600的控制进行到块606。
在块606处，声发射传感器的数据提取器从声发射信号中提取信号数据(块606)。例如，图4的数据提取器410可以通过对声发射信号440的值求平方(例如，对定义声发射信号440的波形的函数求平方)，通过取平方值的平均值(例如，平方函数的平均值)，并通过取平均值的平方根(例如，平均函数的平方根)，来从图4的声发射信号440中提取和/或计算均方根数据(例如，如如上所述的在块604处的图4的声发射传感器402的调节电路所调节的)。作为另一个示例，图4的数据提取器410可以通过根据时间取平均信号值(例如，定义声发射信号440的波形的函数的平均值)来另外地或替代地从图4的声发射信号440中提取和/或计算平均信号电平数据。在其它示例中，图4的数据提取器410可以另外地或替代地提取与图4的声发射信号440相关联的谱内容数据，和/或与图4的声发射信号440相关联的瞬态数据。在块606之后，图6的示例性方法600的控制进行到块608。
在块608处，声发射传感器的过程变量确定器基于提取的信号数据确定与声发射信号相关联的过程变量数据(块608)。例如，图4的声发射传感器402的过程变量确定器412可以实现图4的过程变量算法432中的一个或多个以基于图4的提取的信号数据430确定图4的过程变量数据434。在一些示例中，基于图4的提取的信号数据430和图4的过程变量算法432中的一个或多个过程变量算法，图4的过程变量确定器412可以确定和/或计算与经由图4的声发射传感器402监测的过程设备(例如，过程管道、阀等)内发生的过程(例如，流体流动)相关联的泄漏率数据(例如，图4的一种类型的过程变量数据434)。在其它示例中，同样基于提取的信号数据430和过程变量算法432中的一个或多个过程变量算法，过程变量确定器412可以另外地或替代地确定和/或计算与过程设备内发生的过程相关联的其它类型的过程变量数据。例如，由图4的过程变量确定器412确定和/或计算的图4的过程变量数据434可以另外地或替代地包括与由图4的声发射传感器402监测的过程设备内发生的过程相关联的流率数据、流量数据、流动面积数据、流速数据、质量累积数据和/或体积累积数据。在块608之后，图6的示例性方法600的控制进行到块610。
在块610处，声发射传感器的状态指示确定器基于所确定的过程变量数据确定与声发射信号相关联的状态指示数据(块610)。例如，图4的声发射传感器402的状态指示确定器414可以实现图4的状态指示算法436中的一个或多个以基于图4的过程变量数据434确定图4的状态指示数据438。在一些示例中，基于图4的过程变量数据434和图4的状态指示算法436中的一个或多个状态指示算法，图4的状态指示确定器414可以确定和/或计算与经由图4的声发射传感器402监测的过程设备(例如，过程管道、阀等)和/或在过程设备内发生的过程(例如，流体流动)相关联的阀健康数据(例如，图4的一种类型的状态指示数据438)。在一些示例中，阀健康数据可以表达和/或表示为与总体可能的阀健康相关联的百分比类型的状态指示(例如，指示阀健康是总体可能的阀健康的百分之八十(80％)的文本、图形和/或听觉信号和/或消息)。在其它示例中，阀健康数据可以表达和/或表示为通过/失败类型的状态指示(例如，指示阀健康满足(例如，通过)阀健康阈值或不满足(例如，失败)阀健康阈值的文本、图形和/或听觉信号和/或消息)。在其它示例中，同样基于图4的过程变量数据434和图4的状态指示算法436中的一个或多个状态指示算法，图4的状态指示确定器414可以另外地或替代地确定和/或计算与过程设备和/或在过程设备内发生的过程相关联的其它类型的状态指示数据。例如，由状态指示确定器414确定和/或计算的状态指示数据438可以另外地或替代地包括与由图4的声发射传感器402监测的过程设备和/或在过程设备内发生的过程相关联的阀磨损数据、密封健康数据、密封磨损数据和/或逸散性排放数据。在其它这样的示例中，不同类型的状态指示数据可以以任何形式来表达和/或表示，包括上面关于阀健康数据所描述的那些形式。在块610之后，图6的示例性方法600的控制进行到块612。
在块612处，声发射传感器的数据管理器确定是否将数据从声发射传感器发送到一个或多个外部设备(块612)。例如，图4的声发射传感器402的数据管理器420可以确定要将图4的过程变量数据434和/或状态指示数据438发送到图4的外部设备428中的一个或多个。如果数据管理器420在块612处确定要将数据从声发射传感器402发送到外部设备428中的一个或多个，则图6的示例性方法600的控制进行到块614。相反，如果数据管理器420在块612处确定不将数据从声发射传感器402发送到外部设备428中的一个或多个，则图6的示例性方法600的控制进行到块616。
在块614处，声发射传感器的发射机将过程变量数据和/或状态指示数据从声发射传感器发送到一个或多个外部设备(块614)。例如，图4的声发射传感器402的发射机424可以将图4的过程变量数据434和/或状态指示数据438发送到图4的外部设备428中的一个或多个。在块614之后，图6的示例性方法600的控制进行到块616。
在块616处，声发射传感器的数据管理器确定是否在声发射传感器的呈现设备处呈现数据(块616)。例如，图4的声发射传感器402的数据管理器420可以确定要在图4的声发射传感器402的呈现设备418处呈现数据图4的过程变量数据434和/或状态指示数据438。如果数据管理器420在块616处确定要在声发射传感器402的呈现设备418处呈现数据，则图6的示例性方法600的控制进行到块618。相反，如果数据管理器420在块616处确定不在声发射传感器402的呈现设备418处呈现数据，则图6的示例性方法600结束。
在块618处，声发射传感器的呈现设备呈现过程变量数据和/或状态指示数据(块618)。例如，图4的声发射传感器402的呈现设备418可以呈现图4的过程变量数据434和/或状态指示数据438。在块618之后，图6的示例性方法600结束。
图7是表示用于经由图5的第二示例性集成的声发射换能器500确定、发送和/或呈现过程变量数据和/或状态指示数据的示例性方法700的流程图。图7的示例性方法700在外部前置放大器设备从声发射传感器接收声发射信号时开始(块702)。例如，图5的外部前置放大器设备502可以从图5的声发射传感器504接收图5的声发射信号440。一些示例中，图5的声发射传感器504可以响应于经由图5的声发射传感器504的感测元件404感测、测量和/或检测的一个或多个声发射(例如，瞬态弹性波)而生成了图5的声发射信号440。在块702之后，图7的示例性方法700的控制进行到块704。
在块704处，外部前置放大器设备的信号调节电路调节声发射信号(块704)。例如，图5的外部前置放大器设备502的前置放大器406和/或滤波器408可以通过分别放大和/或滤波声发射信号440来调节图5的声发射信号440。在块704之后，图7的示例性方法700的控制进行到块706。
在块706处，外部前置放大器设备的数据提取器从声发射信号中提取信号数据(块706)。例如，图5的数据提取器410可以通过对声发射信号440的值求平方(例如，对定义声发射信号440的波形的函数求平方)，通过取平方值的平均值(例如，平方函数的平均值)，并通过取平均值的平方根(例如，平均函数的平方根)，来从图5的声发射信号440中提取和/或计算均方根数据(例如，如如上所述的在块704处的图5的外部前置放大器设备502的调节电路所调节的)。作为另一个示例，图4的数据提取器410可以通过根据时间取平均信号值(例如，定义声发射信号440的波形的函数的平均值)来另外地或替代地从图4的声发射信号440中提取和/或计算平均信号电平数据。在其它示例中，图4的数据提取器410可以另外地或替代地提取与图5的声发射信号440相关联的谱内容数据，和/或与图5的声发射信号440相关联的瞬态数据。在块706之后，图7的示例性方法700的控制进行到块708。
在块708处，外部前置放大器设备的过程变量确定器基于提取的信号数据确定与声发射信号相关联的过程变量数据(块708)。例如，图5的外部前置放大器设备502的过程变量确定器412可以实现图5的过程变量算法432中的一个或多个以基于图5的提取的信号数据430确定图5的过程变量数据434。在一些示例中，基于图5的提取的信号数据430和图5的过程变量算法432中的一个或多个过程变量算法，图5的过程变量确定器412可以确定和/或计算与经由图5的声发射传感器504监测的过程设备(例如，过程管道、阀等)内发生的过程(例如，流体流动)相关联的泄漏率数据(例如，图5的一种类型的过程变量数据434)。在其它示例中，同样基于提取的信号数据430和过程变量算法432中的一个或多个过程变量算法，过程变量确定器412可以另外地或替代地确定和/或计算与过程设备内发生的过程相关联的其它类型的过程变量数据。例如，由图5的过程变量确定器412确定和/或计算的图5的过程变量数据434可以另外地或替代地包括与由图5的声发射传感器504监测的过程设备内发生的过程相关联的流率数据、流量数据、流动面积数据、流速数据、质量累积数据和/或体积累积数据。在块708之后，图7的示例性方法700的控制进行到块710。
在块710处，外部前置放大器设备的状态指示确定器基于所确定的过程变量数据确定与声发射信号相关联的状态指示数据(块710)。例如，图5的外部前置放大器设备502的状态指示确定器414可以实现图5的状态指示算法436中的一个或多个以基于图5的过程变量数据434确定图5的状态指示数据438。在一些示例中，基于图5的过程变量数据434和图5的状态指示算法436中的一个或多个状态指示算法，图5的状态指示确定器414可以确定和/或计算与经由图5的声发射传感器504监测的过程设备(例如，过程管道、阀等)和/或在过程设备内发生的过程(例如，流体流动)相关联的阀健康数据(例如，图5的一种类型的状态指示数据438)。在一些示例中，阀健康数据可以表达和/或表示为与总体可能的阀健康相关联的百分比类型的状态指示(例如，指示阀健康是总体可能的阀健康的百分之八十(80％)的文本、图形和/或听觉信号和/或消息)。在其它示例中，阀健康数据可以表达和/或表示为通过/失败类型的状态指示(例如，指示阀健康满足(例如，通过)阀健康阈值或不满足(例如，失败)阀健康阈值的文本、图形和/或听觉信号和/或消息)。在其它示例中，同样基于图5的过程变量数据434和图5的状态指示算法436中的一个或多个状态指示算法，图5的状态指示确定器414可以另外地或替代地确定和/或计算与过程设备和/或在过程设备内发生的过程相关联的其它类型的状态指示数据。例如，由状态指示确定器414确定和/或计算的状态指示数据438可以另外地或替代地包括与由图5的声发射传感器504监测的过程设备和/或在过程设备内发生的过程相关联的阀磨损数据、密封健康数据、密封磨损数据和/或逸散性排放数据。在其它这样的示例中，不同类型的状态指示数据可以以任何形式来表达和/或表示，包括上面关于阀健康数据所描述的那些形式。在块710之后，图7的示例性方法700的控制进行到块712。
在块712处，外部前置放大器设备的数据管理器确定是否将数据从外部前置放大器设备发送到一个或多个外部设备(块712)。例如，图5的外部前置放大器设备502的数据管理器420可以确定要将图5的过程变量数据434和/或状态指示数据438发送到图5的外部设备428中的一个或多个。如果数据管理器420在块712处确定要将数据从外部前置放大器设备502发送到外部设备428中的一个或多个，则图7的示例性方法700的控制进行到块714。相反，如果数据管理器420在块712处确定不将数据从外部前置放大器设备502发送到外部设备428中的一个或多个，则图7的示例性方法700的控制进行到块716。
在块714处，外部前置放大器设备的发射机将过程变量数据和/或状态指示数据从外部前置放大器设备发送到一个或多个外部设备(块714)。例如，图5的外部前置放大器设备502的发射机424可以将图4的过程变量数据434和/或状态指示数据438发送到图5的外部设备428中的一个或多个。在块714之后，图7的示例性方法700的控制进行到块716。
在块716处，外部前置放大器设备的数据管理器确定是否在外部前置放大器设备的呈现设备处呈现数据(块716)。例如，图5的外部前置放大器设备502的数据管理器420可以确定要在图5的外部前置放大器设备502的呈现设备418处呈现数据图5的过程变量数据434和/或状态指示数据438。如果数据管理器420在块716处确定要在外部前置放大器设备502的呈现设备418处呈现数据，则图7的示例性方法700的控制进行到块718。相反，如果数据管理器420在块716处确定不在外部前置放大器设备502的呈现设备418处呈现数据，则图7的示例性方法700结束。
在块718处，外部前置放大器设备的呈现设备呈现过程变量数据和/或状态指示数据(块718)。例如，图5的外部前置放大器设备502的呈现设备418可以呈现图5的过程变量数据434和/或状态指示数据438。在块718之后，图7的示例性方法700结束。
图8是能够执行指令以实现图6的示例性方法600和图4的第一示例性集成的声发射换能器400的示例性处理器平台800的框图。所示示例的处理器平台800包括处理器802。所示示例的处理器802是硬件。例如，处理器802可以由来自任何期望的系列或制造商的一个或多个集成电路、逻辑电路、微处理器或控制器实现。在图8的示例中，处理器802实现图4的示例性数据提取器410、示例性过程变量确定器412、示例性状态指示确定器414和示例性数据管理器420。所示示例的处理器802还包括本地存储器804(例如，高速缓存)。
所示示例的处理器802经由总线808与一个或多个感测元件806通信。在图8的示例中，感测元件806包括图4的示例性感测元件404。所示示例的处理器802还经由总线808与一个或多个信号调节器810通信。在图8的示例中，信号调节器810包括图4的示例性前置放大器406和示例性滤波器408。所示示例的处理器802还与图4的示例性呈现设备418通信。
所示示例的处理器802还经由总线808与包括易失性存储器812和非易失性存储器814的主存储器通信。易失性存储器812可以由同步动态随机存取存储器(SDRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、RAMBUS动态随机存取存储器(RDRAM)和/或任何其它类型的随机存取存储器设备实现。非易失性存储器814可以由闪存和/或任何其它期望类型的存储器设备实现。对易失性存储器812和非易失性存储器814的访问由存储器控制器控制。在所示示例中，主存储器812、814包括图4的示例性存储器422。
所示示例的处理器平台800还包括图4的示例性网络接口电路416。网络接口电路416可以通过任何类型的接口标准实现，例如以太网接口、通用串行总线(USB)和/或PCIexpress接口。所示示例的网络接口电路416包括图4的示例性发射机424和示例性接收机426，并可以进一步包括调制解调器和/或网络接口卡，以便于通过网络816与图4的示例性外部设备428交换数据。在一些示例中，可以通过4-20毫安布线和/或通过一个或多个通信协议(包括例如HART、Foundation现场总线、TCP/IP、Profinet、Modbus和/或以太网)以便实现网络816。
用于实现图6的示例性方法600的编码指令818可以存储在本地存储器804中、易失性存储器812中、非易失性存储器814中、和/或诸如CD或DVD之类的可移除有形计算机可读存储介质上。
图9是能够执行指令以实现图7的示例性方法700和图5的第二示例性集成的声发射换能器500的示例性处理器平台900的框图。所示示例的处理器平台900包括处理器902。所示示例的处理器902是硬件。例如，处理器902可以由来自任何期望的系列或制造商的一个或多个集成电路、逻辑电路、微处理器或控制器实现。在图9的示例中，处理器902实现图5的示例性数据提取器410、示例性过程变量确定器412、示例性状态指示确定器414和示例性数据管理器420。所示示例的处理器902还包括本地存储器904(例如，高速缓存)。
所示示例的处理器902经由总线908与一个或多个信号调节器906通信。在图9的示例中，信号调节器906包括图5的示例性前置放大器406和示例性滤波器408。所示示例的处理器902还与图5的示例性呈现设备418通信。
所示示例的处理器902还经由总线908与包括易失性存储器910和非易失性存储器912的主存储器通信。易失性存储器910可以由同步动态随机存取存储器(SDRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、RAMBUS动态随机存取存储器(RDRAM)和/或任何其它类型的随机存取存储器设备实现。非易失性存储器912可以由闪存和/或任何其它期望类型的存储器设备实现。对易失性存储器910和非易失性存储器912的访问由存储器控制器控制。在所示示例中，主存储器910、912包括图5的示例性存储器422。
所示示例的处理器平台900还包括图5的示例性网络接口电路416。网络接口电路416可以通过任何类型的接口标准实现，例如以太网接口、通用串行总线(USB)和/或PCIexpress接口。所示示例的网络接口电路416包括图5的示例性发射机424和示例性接收机426，并可以进一步包括调制解调器和/或网络接口卡，以便于通过网络914与图5的示例性外部设备和/或示例性声发射传感器504交换数据。在一些示例中，可以通过4-20毫安布线和/或通过一个或多个通信协议(包括例如HART、Foundation现场总线、TCP/IP、Profinet、Modbus和/或以太网)以便实现网络914。
用于实现图7的示例性方法700的编码指令916可以存储在本地存储器904中、易失性存储器910中、非易失性存储器912中、和/或诸如CD或DVD之类的可移除有形计算机可读存储介质上。
从前述内容将理解，所公开的集成的声发射换能器装置和方法将在集成的声发射换能器处生成和/或接收的一个或多个声发射信号转化、转换和/或重述为有用信息(例如，泄漏率、流率、阀健康、阀磨损等)，以在集成的声发射换能器处呈现，和/或以从集成的声发射换能器发送到外部设备。实现本文所公开的集成的声发射换能器装置和方法有利地使得能够将由集成的声发射换能器生成和/或在集成的声发射换能器处接收的一个或多个声发射信号实时地转化、转换和/或重述为集成的声发射换能器处的有用信息，而不需要通过昂贵的外部数据采集设备和/或外部数据处理设备实现声发射信号的高速采样和/或广泛的、有时间延迟的后处理。
在一些公开的示例中，一种装置包括声发射传感器，该声发射传感器包括数据提取器和过程变量确定器。在一些公开的示例中，声发射传感器用于生成声发射信号。在一些公开的示例中，数据提取器用于从声发射信号中提取信号数据。在一些公开的示例中，过程变量确定器用于基于所提取的信号数据确定过程变量数据。在一些公开的示例中，过程变量数据包括以下中的至少一个：泄漏率数据、流率数据、流量数据、流动面积数据、流速数据、质量累积数据、或体积累积数据。
在所述装置的一些公开示例中，所提取的信号数据包括以下中的至少一个：与声发射信号相关联的均方根数据、与声发射信号相关联的平均信号电平数据、与声发射信号相关联的谱内容数据、或与声发射信号相关联的瞬态数据。
在所述装置的一些公开示例中，声发射传感器还包括状态指示确定器，用于基于过程变量数据确定状态指示数据。在一些公开的示例中，状态指示数据包括以下中的至少一个：阀健康数据、阀磨损数据、密封健康数据、密封磨损数据、或逸散性排放数据。在所述装置的一些公开示例中，声发射传感器还包括发射机，用于将过程变量数据或状态指示数据中的至少一个从声发射传感器发送到外部设备。在所述装置的一些公开示例中，声发射传感器还包括呈现设备，用于在声发射传感器处呈现过程变量数据或状态指示数据中的至少一个。
在所述装置的一些公开示例中，声发射传感器还包括用于调节声发射信号的信号调节电路。在一些公开的示例中，信号调节电路包括前置放大器。在所述装置的一些公开示例中，数据提取器或过程变量确定器中的至少一个集成在声发射传感器的前置放大器内。
在一些公开的示例中，一种方法包括在声发射传感器处从经由声发射传感器生成的声发射信号中提取信号数据。在一些公开的示例中，该方法还包括基于所提取的信号数据在声发射传感器处确定过程变量数据。在一些公开的示例中，过程变量数据包括以下中的至少一个：泄漏率数据、流率数据、流量数据、流动面积数据、流速数据、质量累积数据、或体积累积数据。
在所述方法的一些公开示例中，所提取的信号数据包括以下中的至少一个：与声发射信号相关联的均方根数据、与声发射信号相关联的平均信号电平数据、与声发射信号相关联的谱内容数据、或与声发射信号相关联的瞬态数据。
在一些公开的示例中，所述方法还包括基于过程变量数据在声发射传感器处确定状态指示数据。在一些公开的示例中，状态指示数据包括以下中的至少一个：阀健康数据、阀磨损数据、密封健康数据、密封磨损数据、或逸散性排放数据。在一些公开的示例中，所述方法还包括将过程变量数据或状态指示数据中的至少一个从声发射传感器发送到外部设备。在一些公开的示例中，所述方法还包括经由声发射传感器的呈现设备在声发射传感器处呈现过程变量数据或状态指示数据中的至少一个。
在一些示例中，公开了一种包括指令的非暂时性计算机可读存储介质。在一些公开的示例中，所述指令在被执行时使得处理器在声发射传感器处从经由声发射传感器生成的声发射信号中提取信号数据。在一些公开的示例中，所述指令在被执行时还使得处理器基于所提取的信号数据在声发射传感器处确定过程变量数据。在一些公开的示例中，过程变量数据包括以下中的至少一个：泄漏率数据、流率数据、流量数据、流动面积数据、流速数据、质量累积数据、或体积累积数据。
在所述非暂时性计算机可读存储介质的一些公开示例中，所提取的信号数据包括以下中的至少一个：与声发射信号相关联的均方根数据、与声发射信号相关联的平均信号电平数据、与声发射信号相关联的谱内容数据、或与声发射信号相关联的瞬态数据中的至少一个。
在非暂时性计算机可读存储介质的一些公开示例中，所述指令在被执行时还使得处理器基于过程变量数据在声发射传感器处确定状态指示数据。在一些公开的示例中，状态指示数据包括以下中的至少一个：阀健康数据、阀磨损数据、密封健康数据、密封磨损数据、或逸散性排放数据。在一些公开的示例中，所述指令在被执行时还使得处理器指示声发射传感器的发射机将过程变量数据或状态指示数据中的至少一个从声发射传感器发送到外部设备。在一些公开的示例中，所述指令在被执行时还使得处理器指示声发射传感器的呈现设备在声发射传感器处呈现过程变量数据或状态指示数据中的至少一个。
在一些公开的示例中，一种装置包括外部前置放大器设备，该外部前置放大器设备包括数据提取器和过程变量确定器。在一些公开的示例中，外部前置放大器设备用于接收经由可操作地耦合到外部前置放大器设备的声发射传感器生成的声发射信号。在一些公开的示例中，数据提取器用于从声发射信号中提取信号数据。在一些公开的示例中，过程变量确定器用于基于所提取的信号数据确定过程变量数据。在一些公开的示例中，过程变量数据包括以下中的至少一个：泄漏率数据、流率数据、流量数据、流动面积数据、流速数据、质量累积数据、或体积累积数据。
在所述装置的一些公开示例中，所提取的信号数据包括以下中的至少一个：与声发射信号相关联的均方根数据、与声发射信号相关联的平均信号电平数据、与声发射信号相关联的谱内容数据、或与声发射信号相关联的瞬态数据。
在所述装置的一些公开示例中，外部前置放大器设备还包括状态指示确定器，用于基于过程变量数据确定状态指示数据。在一些公开的示例中，状态指示数据包括以下中的至少一个：阀健康数据、阀磨损数据、密封健康数据、密封磨损数据、或逸散性排放数据。在所述装置的一些公开示例中，外部前置放大器设备还包括发射机，用于将过程变量数据或状态指示数据中的至少一个从外部前置放大器设备发送到外部设备。在所述装置的一些公开示例中，外部前置放大器设备还包括呈现设备，用于在外部前置放大器设备处呈现过程变量数据或状态指示数据中的至少一个。
在所述装置的一些公开示例中，外部前置放大器设备还包括用于调节声发射信号的信号调节电路。在一些公开的示例中，信号调节电路包括前置放大器。在所述装置的一些公开示例中，数据提取器或过程变量确定器中的至少一个集成在外部前置放大器设备的前置放大器内。
在一些公开的示例中，一种方法包括在外部前置放大器设备处从在外部前置放大器设备处接收的声发射信号中提取信号数据。在一些公开的示例中，声发射信号经由可操作地耦合到外部前置放大器设备的声发射传感器来生成。在一些公开的示例中，所述方法还包括基于所提取的信号数据在外部前置放大器设备处确定过程变量数据。在一些公开的示例中，过程变量数据包括以下中的至少一个：泄漏率数据、流率数据、流量数据、流动面积数据、流速数据、质量累积数据、或体积累积数据。
在所述方法的一些公开示例中，所提取的信号数据包括以下中的至少一个：与声发射信号相关联的均方根数据、与声发射信号相关联的平均信号电平数据、与声发射信号相关联的谱内容数据、或与声发射信号相关联的瞬态数据。
在一些公开的示例中，所述方法还包括基于过程变量数据在外部前置放大器设备处确定状态指示数据。在一些公开的示例中，状态指示数据包括以下中的至少一个：阀健康数据、阀磨损数据、密封健康数据、密封磨损数据、或逸散性排放数据。在一些公开的示例中，所述方法还包括将过程变量数据或状态指示数据中的至少一个从外部前置放大器设备发送到外部设备。在一些公开的示例中，所述方法还包括经由外部前置放大器设备的呈现设备在外部前置放大器设备处呈现过程变量数据或状态指示数据中的至少一个。
在一些示例中，公开了一种包括指令的非暂时性计算机可读存储介质。在一些公开的示例中，所述指令在被执行时使得处理器在外部前置放大器设备处从在外部前置放大器设备处接收的声发射信号中提取信号数据。在一些公开的示例中，声发射信号经由可操作地耦合到外部前置放大器设备的声发射传感器来生成。在一些公开的示例中，所述指令在被执行时使得处理器基于所提取的信号数据在外部前置放大器设备处确定过程变量数据。在一些公开的示例中，过程变量数据包括以下中的至少一个：泄漏率数据、流率数据、流量数据、流动面积数据、流速数据、质量累积数据、或体积累积数据。
在所述非暂时性计算机可读存储介质的一些公开示例中，所提取的信号数据包括以下中的至少一个：与声发射信号相关联的均方根数据、与声发射信号相关联的平均信号电平数据、与声发射信号相关联的谱内容数据、或与声发射信号相关联的瞬态数据。
在所述非暂时性计算机可读存储介质的一些公开示例中，所述指令在被执行时还使得处理器基于过程变量数据在外部前置放大器设备处确定状态指示数据。在一些公开的示例中，状态指示数据包括以下中的至少一个：阀健康数据、阀磨损数据、密封健康数据、密封磨损数据、或逸散性排放数据。在一些公开的示例中，所述指令在被执行时还使得处理器指示外部前置放大器设备的发射机将过程变量数据或状态指示数据中的至少一个从外部前置放大器设备发送到外部设备。在一些公开的示例中，所述指令在被执行时还使得处理器指示外部前置放大器设备的呈现设备在外部前置放大器设备处呈现过程变量数据或状态指示数据中的至少一个。
尽管本文已经公开了某些示例性方法、装置和制品，但是本专利的覆盖范围不限于此。相反，本专利涵盖了完全落入本专利的权利要求的范围内的所有方法、装置和制品。

Claims (40)

1.一种装置，包括：
声发射传感器，所述声发射传感器包括数据提取器和过程变量确定器，所述声发射传感器生成声发射信号，所述数据提取器从所述声发射信号中提取信号数据，所述过程变量确定器基于所提取的信号数据确定过程变量数据，所述过程变量数据包括以下中的至少一个：泄漏率数据、流率数据、流量数据、流动面积数据、流速数据、质量累积数据、或体积累积数据。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所提取的信号数据包括以下中的至少一个：与所述声发射信号相关联的均方根数据、与所述声发射信号相关联的平均信号电平数据、与所述声发射信号相关联的谱内容数据、或与所述声发射信号相关联的瞬态数据。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述声发射传感器还包括状态指示确定器，用于基于所述过程变量数据确定状态指示数据。
4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述状态指示数据包括以下中的至少一个：阀健康数据、阀磨损数据、密封健康数据、密封磨损数据、或逸散性排放数据。
5.根据权利要求3所述的装置，其中，所述声发射传感器还包括发射机，用于将所述过程变量数据或所述状态指示数据中的至少一个从所述声发射传感器发送到外部设备。
6.根据权利要求3所述的装置，其中，所述声发射传感器还包括呈现设备，用于在所述声发射传感器处呈现所述过程变量数据或所述状态指示数据中的至少一个。
7.根据权利要求1所述的装置，其中，所述声发射传感器还包括用于调节所述声发射信号的信号调节电路，所述信号调节电路包括前置放大器。
8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述数据提取器或所述过程变量确定器中的至少一个集成在所述声发射传感器的所述前置放大器内。
9.一种方法，包括：
在声发射传感器处从经由所述声发射传感器生成的声发射信号中提取信号数据；以及
基于所提取的信号数据在所述声发射传感器处确定过程变量数据，所述过程变量数据包括以下中的至少一个：泄漏率数据、流率数据、流量数据、流动面积数据、流速数据、质量累积数据、或体积累积数据。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所提取的信号数据包括以下中的至少一个：与所述声发射信号相关联的均方根数据、与所述声发射信号相关联的平均信号电平数据、与所述声发射信号相关联的谱内容数据、或与所述声发射信号相关联的瞬态数据。
11.根据权利要求9所述的方法，还包括：基于所述过程变量数据在所述声发射传感器处确定状态指示数据。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述状态指示数据包括以下中的至少一个：阀健康数据、阀磨损数据、密封健康数据、密封磨损数据、或逸散性排放数据。
13.根据权利要求11所述的方法，还包括：将所述过程变量数据或所述状态指示数据中的至少一个从所述声发射传感器发送到外部设备。
14.根据权利要求11所述的方法，还包括：经由所述声发射传感器的呈现设备在所述声发射传感器处呈现所述过程变量数据或所述状态指示数据中的至少一个。
15.一种非暂时性计算机可读存储介质，其包括指令，所述指令在被执行时使得处理器至少执行以下操作：
在声发射传感器处从经由所述声发射传感器生成的声发射信号中提取信号数据；以及
基于所提取的信号数据在所述声发射传感器处确定过程变量数据，所述过程变量数据包括以下中的至少一个：泄漏率数据、流率数据、流量数据、流动面积数据、流速数据、质量累积数据、或体积累积数据。
16.根据权利要求15所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中，所提取的信号数据包括以下中的至少一个：与所述声发射信号相关联的均方根数据、与所述声发射信号相关联的平均信号电平数据、与所述声发射信号相关联的谱内容数据、或与所述声发射信号相关联的瞬态数据。
17.根据权利要求15所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中，所述指令在被执行时还使得所述处理器基于所述过程变量数据在所述声发射传感器处确定状态指示数据。
18.根据权利要求17所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中，所述状态指示数据包括以下中的至少一个：阀健康数据、阀磨损数据、密封健康数据、密封磨损数据、或逸散性排放数据。
19.根据权利要求17所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中，所述指令在被执行时还使得所述处理器指示所述声发射传感器的发射机将所述过程变量数据或所述状态指示数据中的至少一个从所述声发射传感器发送到外部设备。
20.根据权利要求17所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中，所述指令在被执行时还使得所述处理器指示所述声发射传感器的呈现设备在所述声发射传感器处呈现所述过程变量数据或所述状态指示数据中的至少一个。
21.一种装置，包括：
外部前置放大器设备，所述外部前置放大器设备包括数据提取器和过程变量确定器，所述外部前置放大器设备接收经由可操作地耦合到所述外部前置放大器设备的声发射传感器生成的声发射信号，所述数据提取器从所述声发射信号中提取信号数据，所述过程变量确定器基于所提取的信号数据确定过程变量数据，所述过程变量数据包括以下中的至少一个：泄漏率数据、流率数据、流量数据、流动面积数据、流速数据、质量累积数据、或体积累积数据。
22.根据权利要求21所述的装置，其中，所提取的信号数据包括以下中的至少一个：与所述声发射信号相关联的均方根数据、与所述声发射信号相关联的平均信号电平数据、与所述声发射信号相关联的谱内容数据、或与所述声发射信号相关联的瞬态数据。
23.根据权利要求21所述的装置，其中，所述外部前置放大器设备还包括状态指示确定器，用于基于所述过程变量数据确定状态指示数据。
24.根据权利要求23所述的装置，其中，所述状态指示数据包括以下中的至少一个：阀健康数据、阀磨损数据、密封健康数据、密封磨损数据、或逸散性排放数据。
25.根据权利要求23所述的装置，其中，所述外部前置放大器设备还包括发射机，用于将所述过程变量数据或所述状态指示数据中的至少一个从所述外部前置放大器设备发送到外部设备。
26.根据权利要求23所述的装置，其中，所述外部前置放大器设备还包括呈现设备，用于在所述外部前置放大器设备处呈现所述过程变量数据或所述状态指示数据中的至少一个。
27.根据权利要求21所述的装置，其中，所述外部前置放大器设备还包括用于调节所述声发射信号的信号调节电路，所述信号调节电路包括前置放大器。
28.根据权利要求27所述的装置，其中，所述数据提取器或所述过程变量确定器中的至少一个集成在所述外部前置放大器设备的所述前置放大器内。
29.一种方法，包括：
在外部前置放大器设备处从在所述外部前置放大器设备处接收的声发射信号中提取信号数据，所述声发射信号经由可操作地耦合到所述外部前置放大器设备的声发射传感器来生成；以及
基于所提取的信号数据在所述外部前置放大器设备处确定过程变量数据，所述过程变量数据包括以下中的至少一个：泄漏率数据、流率数据、流量数据、流动面积数据、流速数据、质量累积数据、或体积累积数据。
30.根据权利要求29所述的方法，其中，所提取的信号数据包括以下中的至少一个：与所述声发射信号相关联的均方根数据、与所述声发射信号相关联的平均信号电平数据、与所述声发射信号相关联的谱内容数据、或与所述声发射信号相关联的瞬态数据。
31.根据权利要求29所述的方法，还包括：基于所述过程变量数据在所述外部前置放大器设备处确定状态指示数据。
32.根据权利要求31所述的方法，其中，所述状态指示数据包括以下中的至少一个：阀健康数据、阀磨损数据、密封健康数据、密封磨损数据、或逸散性排放数据。
33.根据权利要求31所述的方法，还包括：将所述过程变量数据或所述状态指示数据中的至少一个从所述外部前置放大器设备发送到外部设备。
34.根据权利要求31所述的方法，还包括：经由所述外部前置放大器设备的呈现设备在所述外部前置放大器设备处呈现所述过程变量数据或所述状态指示数据中的至少一个。
35.一种非暂时性计算机可读存储介质，其包括指令，所述指令在被执行时使得处理器至少执行以下操作：
在外部前置放大器设备处从在所述外部前置放大器设备处接收的声发射信号中提取信号数据，所述声发射信号经由可操作地耦合到所述外部前置放大器设备的声发射传感器来生成；以及
基于所提取的信号数据在所述外部前置放大器设备处确定过程变量数据，所述过程变量数据包括以下中的至少一个：泄漏率数据、流率数据、流量数据、流动面积数据、流速数据、质量累积数据、或体积累积数据。
36.根据权利要求35所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中，所提取的信号数据包括以下中的至少一个：与所述声发射信号相关联的均方根数据、与所述声发射信号相关联的平均信号电平数据、与所述声发射信号相关联的谱内容数据、或与声发射信号相关联的瞬态数据。
37.根据权利要求35所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中，所述指令在被执行时还使得所述处理器基于所述过程变量数据在所述外部前置放大器设备处确定状态指示数据。
38.根据权利要求37所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中，所述状态指示数据包括以下中的至少一个：阀健康数据、阀磨损数据、密封健康数据、密封磨损数据、或逸散性排放数据。
39.根据权利要求37所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中，所述指令在被执行时还使得所述处理器指示所述外部前置放大器设备的发射机将所述过程变量数据或所述状态指示数据中的至少一个从所述外部前置放大器设备发送到外部设备。
40.根据权利要求37所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中，所述指令在被执行时还使得所述处理器指示所述外部前置放大器设备的呈现设备在所述外部前置放大器设备处呈现所述过程变量数据或所述状态指示数据中的至少一个。
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