CN117968968A - 一种模拟多管道气体泄漏的控制方法、装置及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种模拟多管道气体泄漏的控制方法、装置及电子设备，涉及超声成像仪表检测技术领域。该控制方法包括：通过构建的多路模拟气体泄漏场景，对每一路管道产生的超声波频率值进行采集，并将该超声波频率值与预设的基准值进行比对，当该超声波频率值符合所述基准值时，将该管道对应的电动气泵的电机速度V和电子阀门流通面积S进行保存，否则重新调整后再进行检测。该控制装置及电子设备均与该控制方法相匹配。采用本申请，能够实现多路模拟气体泄漏场景，与传统的采用换能器产生单一频率且不可调节超声波及单个泄漏位置测试场景相比，具有明显提升测试效率，更贴合实际使用的益处。
Description
技术领域
本申请涉及超声成像仪表检测技术领域，具体是一种模拟多管道气体泄漏的控制方法、装置及电子设备。
背景技术
超声成像仪表可以用来对气体泄漏情况进行采集，从而在如环保、食品等行业的工厂管道出现气体泄漏情况时，能够准确地对泄漏位置进行定位。市面上的超声定位成像仪在出厂前，都需要经过超声波产生源电子仪器进行测试定位，即通过电子振荡电路+换能器生成超声，以便检测其定位功能是否正常。这类检测技术，由于受到换能器的限制，即一款换能器只能工作在一个特定频率(如使用20KHZ的换能器只能发出20KHZ的超声波)，存在产生的频率单一的情况。如对于需要产生10KHZ-40KHZ的全频段的超声波，则需要定制上百种频率的换能器，成本高昂，因此，一般企业大多选择使用20K、24K、28K、40K这几个换能器进行测试，而一般气体管道泄漏所产生的超声波范围在2K到50K左右，从而导致上述检测技术无法做到全频段覆盖，从而无法达到真实测试的目的。
发明内容
本申请的目的在于提供一种模拟多管道气体泄漏的控制方法、装置及电子设备，以解决上述背景技术中提出的技术问题。
为实现上述目的，本申请公开了以下技术方案：
第一方面，本申请公开了一种模拟多管道气体泄漏的控制方法，该控制方法包括以下步骤：
步骤1：预设管道组产生的超声波频率值对应的基准值，所述管道组包括第一路管道、第二路管道……第N路管道；
步骤2：将每路管道的基准值发送到每路管道对应的模拟气体泄漏单元的控制电路；
步骤3：读取第M路管道产生的超声波频率值，其中，1≤M≤N；
步骤4：采集所述第M路管道产生的超声波频率值并对该超声波频率值进行分析；
步骤5：将该超声波频率值与基准值进行比对，当该超声波频率值符合所述基准值时，将该第M路管道对应的电动气泵的电机速度V和电子阀门流通面积S进行保存，并停止该第M路管道产生超声波；否则，将该超声波频率值不符合基准值的结果发送至所述模拟气体泄漏单元，并通过所述控制电路对该第M路管道对应的电动气泵的电机速度V和电子阀门流通面积S进行调整，直至该第M路管道调整后的超声波频率值符合基准值；
步骤6：对第M+1路管道重复进行步骤3-5，直至M+1＞N时结束模拟。
作为优选，所述的采集所述第M路管道产生的超声波频率值，具体包括：
硅麦克风对PDM信号进行采集；
采集到的PDM信号发送CIC梳状积分滤波器进行处理得到积分滤波后信号；
将所述积分滤波后信号发送至半带滤波器进行处理得到半带滤波后信号；
将所述半带滤波后信号发送至低通滤波器进行处理得到PCM音频信号；
对所述PCM音频信号进行DFT快速傅里叶变换后生成信号振幅与相位。
作为优选，每路管道对应的所述模拟气体泄漏单元，均包括对应的第m路管道、控制电路、与所述控制电路控制连接的电动气泵、安装于所述第m路管道上的电子阀门、设置于所述第m路管道的出口处的电子阀门，所述电子阀门与所述控制电路控制连接。
作为优选，每路所述管道产生的超声波频率值，通过以下公式计算得到：
F＝Q*L*f1(V)*f2(S)
其中，F为超声波频率值，Q为校准因数，L为泄漏气体通过的螺纹堵头的缝隙宽度，V为管道对应的电动气泵的电机速度，f1(V)为电动气泵的电机速度对应的拟合函数，S为管道对应的电子阀门流通面积，f2(S)为电子阀门流通面积对应的拟合函数。
第二方面，本申请公开了一种模拟多管道气体泄漏的控制装置，适用于如上所述的模拟多管道气体泄漏的控制方法，该控制装置包括：超声信号采集单元、人机交互主控单元、通信单元和若干个模拟气体泄漏单元；
所述模拟气体泄漏单元配置为：对气体泄漏进行模拟；
所述超声信号采集单元配置为：对所述模拟气体泄漏单元模拟气体泄漏时产生的超声波信号进行采集和分析；
所述人机交互主控单元配置为：预设气体泄漏时对应的超声波频率值对应的基准值，和接收所述超声波信号采集单元在气体泄漏模拟时分析获取到的超声波频率值，并将该超声波频率值与对应的基准值进行比对，当该超声波频率值符合所述基准值时，记录该模拟气体泄漏单元对应的硬件参数，并停止该模拟气体泄漏单元的运行，否则，对该模拟气体泄漏单元对应的硬件参数进行调整，使其产生新的超声波频率值后，再进行气体泄漏模拟，直至该新的超声波频率值符合所述基准值。
作为优选，所述超声信号采集单元包括依次连接的硅麦克风、CIC梳状积分滤波器、半带滤波器、低通滤波器和傅里叶变换单元；
所述硅麦克风配置为：对PDM信号进行采集；
所述CIC梳状积分滤波器配置为：对采集到的PDM信号进行处理得到积分滤波后信号；
所述半带滤波器配置为：对所述积分滤波后信号进行处理得到半带滤波后信号；
所述低通滤波器配置为：对所述半带滤波后信号进行处理得到PCM音频信号；
所述傅里叶变换单元配置为：对所述PCM音频信号进行DFT快速傅里叶变换后生成信号振幅与相位。
作为优选，所述模拟气体泄漏单元包括管道、控制电路、与所述控制电路控制连接的电动气泵、安装于所述管道上的电子阀门、设置于所述管道的出口处的电子阀门，所述电子阀门与所述控制电路控制连接。
作为优选，所述硬件参数包括管道对应的电动气泵的电机速度和管道对应的电子阀门流通面积。
作为优选，每路所述管道产生的超声波频率值，通过以下公式计算得到：
F＝Q*L*f1(V)*f2(S)
其中，F为超声波频率值，Q为校准因数，L为泄漏气体通过的螺纹堵头的缝隙宽度，V为管道对应的电动气泵的电机速度，f1(V)为电动气泵的电机速度对应的拟合函数，S为管道对应的电子阀门流通面积，f2(S)为电子阀门流通面积对应的拟合函数。
第三方面，本申请公开了一种电子设备，包括至少一个处理器和至少一个存储器，所述存储器上存储有能够被处理器执行的计算机程序，当该计算机程序被所述处理器执行时，实现如上所述的模拟多管道气体泄漏的控制方法。
有益效果：采用本申请，能够实现多路模拟气体泄漏场景，每一路均可调节气体泄漏发出的超声波频率值，形成多个频率、多个泄漏位置的测试场景，与传统的采用换能器产生单一频率且不可调节超声波及单个泄漏位置测试场景相比，具有明显提升测试效率，更贴合实际使用的益处。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的模拟多管道气体泄漏的控制方法的流程框图；
图2为本申请实施例提供的超声波频率值获取的流程示意图；
图3为本申请实施例提供的超声波由超声信号采集并经各个滤波器处理后生成的PCM波形；
图4为本申请实施例提供的超声波经DFT快速傅立叶变换后产生的振幅图；
图5为本申请实施例提供的模拟多管道气体泄漏的控制装置的结构框图；
图6为本申请实施例提供的模拟气体泄漏单元的结构示意图。
具体实施方式
下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本文中，术语“包括”意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
申请人发现，通过电子振荡电路+换能器生成超声对超声定位成像仪进行检测时，由于受到换能器的限制，无法做到全频段覆盖，从而无法达到真实测试的目的。
介于此，本实施例在第一方面公开了如图1所示的一种模拟多管道气体泄漏的控制方法，该控制方法方法包括：
步骤1：预设管道组产生的超声波频率值对应的基准值，所述管道组包括第一路管道、第二路管道……第N路管道；
步骤2：将每路管道的基准值发送到每路管道对应的模拟气体泄漏单元的控制电路；
步骤3：读取第M路管道产生的超声波频率值，其中，1≤M≤N；
步骤4：采集所述第M路管道产生的超声波频率值并对该超声波频率值进行分析；
步骤5：将该超声波频率值与基准值进行比对，当该超声波频率值符合所述基准值时，将该第M路管道对应的电动气泵的电机速度V和电子阀门流通面积S进行保存，并停止该第M路管道产生超声波；否则，将该超声波频率值不符合基准值的结果发送至所述模拟气体泄漏单元，并通过所述控制电路对该第M路管道对应的电动气泵的电机速度V和电子阀门流通面积S进行调整，直至该第M路管道调整后的超声波频率值符合基准值；
步骤6：对第M+1路管道重复进行步骤3-5，直至M+1＞N时结束模拟。
这其中，所述的采集所述第M路管道产生的超声波频率值，如图2所示，具体包括：
硅麦克风对PDM信号进行采集；
采集到的PDM信号发送CIC梳状积分滤波器进行处理得到积分滤波后信号；
将所述积分滤波后信号发送至半带滤波器进行处理得到半带滤波后信号；
将所述半带滤波后信号发送至低通滤波器进行处理得到PCM音频信号；
对所述PCM音频信号进行；后生成信号振幅与相位。
结合图3示出的由超声信号采集并经各个滤波器处理后生成的PCM波形(绿色波形)，和图4示出的经DFT快速傅立叶变换后产生的振幅图(蓝色振幅)，可以看到38.5Khz信号的振幅最强，表示当前产生的超声波信号频率为38.5Khz.。
在本实施例中，每路管道对应的所述模拟气体泄漏单元，均包括对应的第m路管道、控制电路、与所述控制电路控制连接的电动气泵、安装于所述第m路管道上的电子阀门、设置于所述第m路管道的出口处的电子阀门，所述电子阀门与所述控制电路控制连接。进一步地，每路所述管道产生的超声波频率值，通过以下公式计算得到：
F＝Q*L*f1(V)*f2(S)
其中，F为超声波频率值，Q为校准因数，L为泄漏气体通过的螺纹堵头的缝隙宽度，V为管道对应的电动气泵的电机速度，f1(V)为电动气泵的电机速度对应的拟合函数，S为管道对应的电子阀门流通面积，f2(S)为电子阀门流通面积对应的拟合函数。
本实施例在第二方面公开了如图5所示的一种模拟多管道气体泄漏的控制装置，适用于上述的模拟多管道气体泄漏的控制方法。该控制装置包括超声信号采集单元、人机交互主控单元、通信单元和若干个模拟气体泄漏单元。
具体的，所述模拟气体泄漏单元配置为：对气体泄漏进行模拟。
具体的，所述超声信号采集单元配置为：对所述模拟气体泄漏单元模拟气体泄漏时产生的超声波信号进行采集和分析。
具体的，通信单元为串口485通信电路，用于数据通信。
具体的，所述人机交互主控单元配置为：预设气体泄漏时对应的超声波频率值对应的基准值，和接收所述超声波信号采集单元在气体泄漏模拟时分析获取到的超声波频率值，并将该超声波频率值与对应的基准值进行比对，当该超声波频率值符合所述基准值时，记录该模拟气体泄漏单元对应的硬件参数，并停止该模拟气体泄漏单元的运行，否则，对该模拟气体泄漏单元对应的硬件参数进行调整，使其产生新的超声波频率值后，再进行气体泄漏模拟，直至该新的超声波频率值符合所述基准值。
基于上述，超声信号采集单元通过采集该超声信号后，进行快速傅立叶分析得到其频响特性参数得到当前的超声波频率值。将分析结果返回人机交互主控单元，并由人机交互主控单元通过485串口通信闭环反馈到模拟气体泄漏单元，由该模拟气体泄漏单元通过调整硬件参数，重新生成新的超声波频率，如此循环最终达到与预设的超声波频率值对应的基准值相符。
在本实施例中，所述超声信号采集单元包括依次连接的硅麦克风、CIC梳状积分滤波器、半带滤波器、低通滤波器和傅里叶变换单元；
所述硅麦克风配置为：对PDM信号进行采集；
所述CIC梳状积分滤波器配置为：对采集到的PDM信号进行处理得到积分滤波后信号；
所述半带滤波器配置为：对所述积分滤波后信号进行处理得到半带滤波后信号；
所述低通滤波器配置为：对所述半带滤波后信号进行处理得到PCM音频信号；
所述傅里叶变换单元配置为：对所述PCM音频信号进行DFT快速傅里叶变换后生成信号振幅与相位。
如图6所示，所述模拟气体泄漏单元包括管道、控制电路、与所述控制电路控制连接的电动气泵、安装于所述管道上的电子阀门、设置于所述管道的出口处的电子阀门，所述电子阀门与所述控制电路控制连接。所述硬件参数包括管道对应的电动气泵的电机速度和管道对应的电子阀门流通面积。进一步地，每路所述管道产生的超声波频率值，通过以下公式计算得到：
F＝Q*L*f1(v)*f2(S)
其中，F为超声波频率值，Q为校准因数，L为泄漏气体通过的螺纹堵头的缝隙宽度，V为管道对应的电动气泵的电机速度，f1(V)为电动气泵的电机速度对应的拟合函数，S为管道对应的电子阀门流通面积，f2(S)为电子阀门流通面积对应的拟合函数。
本实施例在第三方面公开了一种电子设备，包括至少一个处理器和至少一个存储器，所述存储器上存储有能够被处理器执行的计算机程序，当该计算机程序被所述处理器执行时，实现如上所述的模拟多管道气体泄漏的控制方法。
综上所述，采用本实施例提供的模拟多管道气体泄漏的控制方法、装置，能够实现多路模拟气体泄漏场景，每一路均可调节气体泄漏发出的超声波频率值，形成多个频率、多个泄漏位置的测试场景，与传统的采用换能器产生单一频率且不可调节超声波及单个泄漏位置测试场景相比，具有明显提升测试效率，更贴合实际使用的益处。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，可以以硬件、软件、固件、中间件、代码或其任何恰当组合来实现这里描述的实施例。对于硬件实现，处理器可以在一个或多个下列单元中实现：专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、设计用于实现这里所描述功能的其他电子单元或其组合。对于软件实现，实施例的部分或全部流程可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成。实现时，可以将上述程序存储在计算机可读存储介质中或作为计算机可读存储介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读存储介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质。计算机可读存储介质可以包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光盘存储、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质。
最后应说明的是：以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种模拟多管道气体泄漏的控制方法，其特征在于，该控制方法包括以下步骤：
步骤1：预设管道组产生的超声波频率值对应的基准值，所述管道组包括第一路管道、第二路管道……第N路管道；
步骤2：将每路管道的基准值发送到每路管道对应的模拟气体泄漏单元的控制电路；
步骤3：读取第M路管道产生的超声波频率值，其中，1≤M≤N；
步骤4：采集所述第M路管道产生的超声波频率值并对该超声波频率值进行分析；
步骤5：将该超声波频率值与基准值进行比对，当该超声波频率值符合所述基准值时，将该第M路管道对应的电动气泵的电机速度V和电子阀门流通面积S进行保存，并停止该第M路管道产生超声波；否则，将该超声波频率值不符合基准值的结果发送至所述模拟气体泄漏单元，并通过所述控制电路对该第M路管道对应的电动气泵的电机速度V和电子阀门流通面积S进行调整，直至该第M路管道调整后的超声波频率值符合基准值；
步骤6：对第M+1路管道重复进行步骤3-5，直至M+1＞N时结束模拟。
2.根据权利要求1所述的模拟多管道气体泄漏的控制方法，其特征在于，所述的采集所述第M路管道产生的超声波频率值，具体包括：
硅麦克风对PDM信号进行采集；
采集到的PDM信号发送CIC梳状积分滤波器进行处理得到积分滤波后信号；
将所述积分滤波后信号发送至半带滤波器进行处理得到半带滤波后信号；
将所述半带滤波后信号发送至低通滤波器进行处理得到PCM音频信号；
对所述PCM音频信号进行DFT快速傅里叶变换后生成信号振幅与相位。
3.根据权利要求1所述的模拟多管道气体泄漏的控制方法，其特征在于，每路管道对应的所述模拟气体泄漏单元，均包括对应的第m路管道、控制电路、与所述控制电路控制连接的电动气泵、安装于所述第m路管道上的电子阀门、设置于所述第m路管道的出口处的电子阀门，所述电子阀门与所述控制电路控制连接。
4.根据权利要求3所述的模拟多管道气体泄漏的控制方法，其特征在于，每路所述管道产生的超声波频率值，通过以下公式计算得到：
F＝Q*L*f1(v)*f2(S)
其中，F为超声波频率值，Q为校准因数，L为泄漏气体通过的螺纹堵头的缝隙宽度，V为管道对应的电动气泵的电机速度，f1(V)为电动气泵的电机速度对应的拟合函数，S为管道对应的电子阀门流通面积，f2(S)为电子阀门流通面积对应的拟合函数。
5.一种模拟多管道气体泄漏的控制装置，适用于如权利要求1-4任意一项所述的模拟多管道气体泄漏的控制方法，其特征在于，该控制装置包括：超声信号采集单元、人机交互主控单元、通信单元和若干个模拟气体泄漏单元；
所述模拟气体泄漏单元配置为：对气体泄漏进行模拟；
所述超声信号采集单元配置为：对所述模拟气体泄漏单元模拟气体泄漏时产生的超声波信号进行采集和分析；
所述人机交互主控单元配置为：预设气体泄漏时对应的超声波频率值对应的基准值，和接收所述超声波信号采集单元在气体泄漏模拟时分析获取到的超声波频率值，并将该超声波频率值与对应的基准值进行比对，当该超声波频率值符合所述基准值时，记录该模拟气体泄漏单元对应的硬件参数，并停止该模拟气体泄漏单元的运行，否则，对该模拟气体泄漏单元对应的硬件参数进行调整，使其产生新的超声波频率值后，再进行气体泄漏模拟，直至该新的超声波频率值符合所述基准值。
6.根据权利要求5所述的模拟多管道气体泄漏的控制装置，其特征在于，所述超声信号采集单元包括依次连接的硅麦克风、CIC梳状积分滤波器、半带滤波器、低通滤波器和傅里叶变换单元；
所述硅麦克风配置为：对PDM信号进行采集；
所述CIC梳状积分滤波器配置为：对采集到的PDM信号进行处理得到积分滤波后信号；
所述半带滤波器配置为：对所述积分滤波后信号进行处理得到半带滤波后信号；
所述低通滤波器配置为：对所述半带滤波后信号进行处理得到PCM音频信号；
所述傅里叶变换单元配置为：对所述PCM音频信号进行DFT快速傅里叶变换后生成信号振幅与相位。
7.根据权利要求5所述的模拟多管道气体泄漏的控制装置，其特征在于，所述模拟气体泄漏单元包括管道、控制电路、与所述控制电路控制连接的电动气泵、安装于所述管道上的电子阀门、设置于所述管道的出口处的电子阀门，所述电子阀门与所述控制电路控制连接。
8.根据权利要求7所述的模拟多管道气体泄漏的控制装置，其特征在于，所述硬件参数包括管道对应的电动气泵的电机速度和管道对应的电子阀门流通面积。
9.根据权利要求8所述的模拟多管道气体泄漏的控制装置，其特征在于，每路所述管道产生的超声波频率值，通过以下公式计算得到：
F＝Q*L*f1(V)*f2(S)
其中，F为超声波频率值，Q为校准因数，L为泄漏气体通过的螺纹堵头的缝隙宽度，V为管道对应的电动气泵的电机速度，f1(V)为电动气泵的电机速度对应的拟合函数，S为管道对应的电子阀门流通面积，f2(S)为电子阀门流通面积对应的拟合函数。
10.一种电子设备，其特征在于，包括至少一个处理器和至少一个存储器，所述存储器上存储有能够被处理器执行的计算机程序，当该计算机程序被所述处理器执行时，实现如权利要求1-4任意一项所述的模拟多管道气体泄漏的控制方法。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |