JP2024511690A - Active detection method and system for sealing of doors and leakage point location - Google Patents

Active detection method and system for sealing of doors and leakage point location Download PDF

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JP2024511690A
JP2024511690A JP2023542921A JP2023542921A JP2024511690A JP 2024511690 A JP2024511690 A JP 2024511690A JP 2023542921 A JP2023542921 A JP 2023542921A JP 2023542921 A JP2023542921 A JP 2023542921A JP 2024511690 A JP2024511690 A JP 2024511690A
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sound pressure
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channel
leakage
threshold
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ルー,イードン
ポン,フェイ
ヂャン,ルイロン
ワン,ジィェンクン
シン,シャンポン
ジィァン,イー
ワン,ジャ
パン,ロンバン
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Beijing Guojianbiao Engineering Equipment Technology Co Ltd
China Institute of Building Standard Design and Research Co Ltd
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Beijing Guojianbiao Engineering Equipment Technology Co Ltd
China Institute of Building Standard Design and Research Co Ltd
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    • G01M3/00Investigating fluid-tightness of structures
    • G01M3/02Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
    • G01M3/04Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point
    • G01M3/24Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using infrasonic, sonic, or ultrasonic vibrations

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  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
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  • Examining Or Testing Airtightness (AREA)

Abstract

本発明は、漏洩点位置のアクティブ検出方法及びシステムを開示する。前記アクティブ検出方法は、基準音圧の設定閾値を取得するステップS1と、防護扉の一方側に配置されたパルス超音波発生器によってパルス超音波信号を送信し、様々な検出距離でアレイディテクタによって4つのチャンネルの生信号をそれぞれ収集し、処理して4つのチャンネルの音圧特徴値を抽出し、映像及びテスト距離を収集するステップS2と、抽出した4つのチャンネルの音圧特徴値及び前記基準音圧の設定閾値に基づいて、各漏洩等級の閾値を設定するステップS3と、防護扉の他方側においてアレイディテクタによって音圧値を検出し、被検音圧値が一級漏洩閾値を超えた場合、4つのチャンネルの生信号に適応フィルタリングに基づくエンベロープ相互相関演算を行って、3つのチャンネルと残りの1つのチャンネルとの間の3つの遅延差を得て、テスト距離と音圧振幅との比及び前記4つのチャンネルの被検音圧値と組み合わせて、これらを融合して漏洩点の3次元空間座標を算出するステップS4と、を含む。The present invention discloses a method and system for active detection of leak point locations. The active detection method includes step S1 of acquiring a set threshold value of the reference sound pressure, and transmitting a pulsed ultrasonic signal by a pulsed ultrasonic generator placed on one side of the protective door, and transmitting a pulsed ultrasonic signal by an array detector at various detection distances. step S2 of collecting raw signals of four channels, processing them to extract sound pressure feature values of the four channels, and collecting images and test distance; and the extracted sound pressure feature values of the four channels and the reference. Step S3 of setting the threshold for each leakage class based on the set threshold of sound pressure, and detecting the sound pressure value by the array detector on the other side of the protective door, and when the sound pressure value to be tested exceeds the first class leakage threshold. , perform envelope cross-correlation operation based on adaptive filtering on the raw signals of the four channels to obtain the three delay differences between the three channels and the remaining one channel, and calculate the ratio of the test distance to the sound pressure amplitude. and a step S4 of calculating the three-dimensional spatial coordinates of the leak point by combining and fusing these with the sound pressure values to be tested of the four channels.

Description

(関連出願の相互参照)
本願は2022年2月25日に提出された中国特許出願202210181445.9の利益を主張しており、当該出願の内容は引用により本明細書に組み込まれている。
(Cross reference to related applications)
This application claims the benefit of Chinese Patent Application No. 202210181445.9 filed on February 25, 2022, the contents of which are incorporated herein by reference.

本発明は漏洩検出の技術分野に関し、具体的には、漏洩点位置のアクティブ検出方法及びシステムに関する。 The present invention relates to the technical field of leak detection, and specifically to a method and system for active detection of leak point locations.

民間防衛工事は厳格な防護要件を持つ特殊な地下建築物で、通常の経済建設、都市建設や人民生活の需要を満たすだけでなく、戦時の防空防災において重要な役割を果たすことを保障しなければならず、和平時及び戦争時用の二重の機能を持っており、もし防護・密閉作業が十分に行われていなければ、国民経済に巨大な損失をもたらし、さらに人民の生命の安全を脅かすことになるため、民間防衛工事施設の密閉性検出は非常に重要である。 Civil defense construction is a special underground building with strict protection requirements, which must not only meet the demands of normal economic construction, urban construction and people's life, but also play an important role in wartime air defense and disaster prevention. It necessarily has a dual function for peacetime and wartime, and if protection and sealing work is not done adequately, it will cause huge losses to the national economy and even threaten the safety of people's lives. Detection of hermeticity in civil defense construction facilities is very important as it poses a threat to civil defense construction facilities.

現在、超音波によるコンクリート欠陥の検出は主にコンクリート中を伝播する超音波パルス波の速度、振幅、主な周波数などの音響パラメータの相対的な変化を測定することによって、コンクリートの欠陥状況を判定する。しかし、コンクリート防護扉の密閉性を検出するには、扉の隙間及びびゴムストリップの接着箇所の密閉状態に注目する必要があり、これは伝統的な超音波法による欠陥検出の原理とは大きく異なる。さらに、民間防衛地下室の構造は密閉されており、コンクリート防護扉の施設構造は膨大で、工事量も膨大で、漏洩点位置を迅速かつ正確に検出することは超音波検出技術により高い要求が求められている。 Currently, concrete defect detection using ultrasound mainly determines the defect status of concrete by measuring relative changes in acoustic parameters such as velocity, amplitude, and main frequency of ultrasonic pulse waves propagating in concrete. do. However, in order to detect the tightness of a concrete protective door, it is necessary to pay attention to the gap in the door and the tightness of the bonded area of the rubber strip, which is different from the principle of defect detection using traditional ultrasonic methods. different. In addition, the structure of the civil defense basement is sealed, the structure of the concrete protective door is enormous, the amount of construction work is enormous, and ultrasonic detection technology is required to quickly and accurately detect the location of the leak point. It is being

背景技術の部分に開示された情報は、単に発明の全般的背景の理解を高めることを目的とするものであって、その情報が当業者に既に周知の先行技術を構成することを認めるものとはみなされず、また、いかなる形で暗示するものとみなされるべきではない。 It is acknowledged that the information disclosed in the background section is solely for the purpose of enhancing the understanding of the general background of the invention and that the information constitutes prior art already known to those skilled in the art. shall not be considered or in any way implied.

本発明は、上記の背景技術に指摘された問題を解決するために、漏洩点位置のアクティブ検出方法及びシステムを提供することである。 The present invention provides a method and system for active detection of leak point locations in order to solve the problems pointed out in the above-mentioned background art.

上記の目的を達成させるために、本発明は、
防護扉の4隅に配置された音圧受信機によって、現在の環境の背景音圧値を検出し、前記4つの背景音圧値の平均値を基準音圧の設定閾値とするステップS1と、
前記防護扉の一方側に配置されたパルス超音波発生器によって、所定時間ごとにパルス超音波信号を送信し、様々な検出距離でアレイディテクタによって4つのチャンネルの生信号をそれぞれ収集し、前記4つのチャンネルの生信号を4つのチャンネル電圧信号に変換し、前記4つのチャンネル電圧信号に基づいて4つのチャンネルの音圧特徴値を抽出し、前記防護扉に関する映像及びテスト距離を収集するステップS2と、
抽出した4つのチャンネルの音圧特徴値及び前記基準音圧の設定閾値に基づいて、各漏洩等級の閾値を設定するステップS3と、
前記防護扉の他方側においてアレイディテクタを利用して映像のガイドラインに沿って移動させて音圧値を検出し、4つのチャンネルの被検音圧値を取得し、前記4つのチャンネルの被検音圧値の平均値を各漏洩等級の閾値と比較して、前記被検音圧値の平均値が一級漏洩閾値を超えた場合、前記現在の環境に漏洩が存在することを示し、前記4つのチャンネルの生信号に適応フィルタリングに基づくエンベロープ相互相関演算を行って、前記4つのチャンネルのうちの3つのチャンネルと残りの1つのチャンネルとの間の3つの遅延差を得て、前記テスト距離及び前記4つのチャンネルの被検音圧値と組み合わせて、これらを融合して漏洩点の3次元空間座標を算出するステップS4と、を含む漏洩点位置のアクティブ検出方法を提供する。
In order to achieve the above object, the present invention
A step S1 in which a background sound pressure value of the current environment is detected by sound pressure receivers placed at four corners of the protective door, and the average value of the four background sound pressure values is set as a reference sound pressure threshold;
A pulsed ultrasonic generator disposed on one side of the protective door transmits a pulsed ultrasonic signal at predetermined time intervals, and raw signals of four channels are collected by an array detector at various detection distances, respectively. step S2 of converting raw signals of one channel into four channel voltage signals, extracting sound pressure feature values of four channels based on the four channel voltage signals, and collecting an image and a test distance regarding the protective door; ,
Step S3 of setting a threshold value for each leakage class based on the extracted sound pressure characteristic values of the four channels and the set threshold value of the reference sound pressure;
On the other side of the protective door, an array detector is used to detect the sound pressure value by moving it along the guideline of the image, to obtain the sound pressure values of the four channels, and to detect the sound pressure values of the four channels. The average value of the pressure values is compared with the threshold value of each leakage class, and if the average value of the sound pressure values to be tested exceeds the first class leakage threshold, it indicates that a leak exists in the current environment, and the four An envelope cross-correlation operation based on adaptive filtering is performed on the raw signals of the channels to obtain three delay differences between three of the four channels and the remaining one channel, and the test distance and the An active detection method for a leak point position is provided, which includes a step S4 of calculating three-dimensional spatial coordinates of a leak point by combining and fusing sound pressure values of four channels.

1つの好ましい実施形態では、
前記被検音圧値が前記一級漏洩閾値以下であり、前記現在の環境の漏洩量が微量である場合、前記アナログマイクロフォンリニアアレイを空間内で移動させて、被検音圧値が前記一級漏洩閾値を超えるようになると、ステップS4を繰り返すステップS5と、
3次元空間座標と画像座標をマッピング処理して、着色等高線で示された点を前記映像上に視認可能に重畳し、漏洩点を可視化するステップS6と、をさらに含む。
In one preferred embodiment,
If the sound pressure value to be tested is below the first class leakage threshold and the amount of leakage in the current environment is small, the analog microphone linear array is moved in space so that the sound pressure value to be tested is equal to or less than the first class leakage threshold. Step S5 of repeating step S4 when the threshold value is exceeded;
The method further includes a step S6 of mapping the three-dimensional space coordinates and the image coordinates to visibly superimpose the points indicated by the colored contour lines on the video to visualize the leakage points.

1つの好ましい実施形態では、ステップS2では、4つのチャンネルの音圧特徴値を抽出することは、
シグナルコンディショニングされた4つのチャンネル電圧信号を段階的に抽出し、チャンネル電圧信号ごとに、時間領域内で振幅の大きさに応じてソートし、振幅が最大値の80~90%であるデータセグメントを選択し、前記チャンネル電圧信号のそれぞれに対応する有効データセグメントを形成する(すなわち、他のデータポイントを排除する)、波形選択及び平滑化フィルタリングのステップS2.1と、
選択済みの有効データセグメントごとに3回のスプライン補間演算を行い、データサンプリングポイントを増加させるステップS2.2と、
データの度数分布を統計して、前記有効データセグメントのそれぞれのピーク値を対応するチャンネルの電圧特徴値Uとし、電圧から音圧への変換式
を利用して前記対応するチャンネルの音圧特徴値SPLを得るステップS2.3と、を含む。
In one preferred embodiment, in step S2, extracting the sound pressure feature values of the four channels includes:
The signal-conditioned four channel voltage signals are extracted step by step, and for each channel voltage signal, they are sorted according to the magnitude of the amplitude in the time domain, and the data segments whose amplitude is 80-90% of the maximum value are extracted. a waveform selection and smoothing filtering step S2.1 of selecting and forming valid data segments corresponding to each of said channel voltage signals (i.e. excluding other data points);
step S2.2 of increasing the data sampling points by performing three spline interpolation operations for each selected valid data segment;
The frequency distribution of the data is statisticized, each peak value of the valid data segment is taken as the voltage characteristic value U of the corresponding channel, and the conversion formula from voltage to sound pressure is calculated.
step S2.3 of obtaining the sound pressure feature value SPL of the corresponding channel using the method.

1つの好ましい実施形態では、ステップS3では、抽出した4つのチャンネルの音圧特徴値及び前記基準音圧の設定閾値に基づいて、各漏洩等級の閾値を設定することは、
ステップS2で得られた前記4つのチャンネルの音圧特徴値の平均値を算出し、音圧特徴値の検出距離に伴う減衰曲線を得るステップS3.1と、
各テスト距離で、音圧特徴値とステップS1で得られた前記基準音圧の設定閾値との差を計算し、基準音圧の設定閾値に差の10%、30%、50%を加算したものをそれぞれ一級漏洩閾値、二級漏洩閾値、三級漏洩閾値とするステップであって、ここで、前記一級漏洩閾値は漏洩無視可を表し、前記二級漏洩閾値は漏洩が無視できないが、すぐに修復する必要はないことを表し、前記三級漏洩閾値は漏洩が無視できず、直ぐに修復する必要があることを表すステップS3.2と、を含む。
In one preferred embodiment, in step S3, setting a threshold value for each leakage class based on the extracted sound pressure feature values of the four channels and the set threshold value of the reference sound pressure includes:
Step S3.1 of calculating the average value of the sound pressure feature values of the four channels obtained in step S2 and obtaining an attenuation curve with the detection distance of the sound pressure feature value;
At each test distance, the difference between the sound pressure feature value and the reference sound pressure setting threshold obtained in step S1 was calculated, and 10%, 30%, and 50% of the difference were added to the reference sound pressure setting threshold. a first-class leakage threshold, a second-class leakage threshold, and a third-class leakage threshold, respectively, wherein the first-class leakage threshold indicates that leakage can be ignored, and the second-class leakage threshold indicates that leakage cannot be ignored, but immediately Step S3.2 represents that there is no need to repair the leak, and the third grade leakage threshold represents that the leakage cannot be ignored and must be repaired immediately.

1つの好ましい実施形態では、ステップS4では、これらを融合して漏洩点の3次元空間座標を算出することは、
ステップS2.1において有効データセグメントを形成するのと類似に、ステップS2で得られた前記4つのチャンネルの生信号から有効データセグメントを抽出し、データポイント100個ごとに2つのデータセグメントの振幅平均値の差を比較して、パルス信号が現れたデータセグメントを見つけ、当該データセグメントの前後にある100個のデータポイントを取るステップS4.1と、
選択済みのデータセグメントに対して包絡線を抽出し、2つのチャンネル包絡線に対して相互相関演算を行うステップであって、2つのチャンネルの相互相関演算式は、
であり、
ここで、x1(n)、x2(n)はそれぞれチャンネル1、チャンネル2の信号配列であり、τは遅延点数であるステップS4.2と、
適応フィルタに前記2つのチャンネル包絡線を入力して、チャンネルの一方に重みベクトルを割り当て、適応フィルタリングアルゴリズムに基づいて、反復誤差を算出して、反復誤差が最小となるまで重み係数を常に更新し、このとき、2つのチャンネルの相関性が最大となり、ステップS4.2における式により2つのチャンネルの遅延点数を求め、前記3つのチャンネルと前記残りの1つのチャンネルの3つの遅延点数を取得した場合に前記3つの遅延点数に対して特徴変換を行って3つの到着時間差を得て、次に、前記3つの到着時間差のそれぞれに音速を乗算して3つの到着距離差を得るステップS4.3と、
4つのチャンネルの被検音圧値に対して特徴変換を行って、3つの到着距離比を得るステップS4.4と、
テスト距離を前記漏洩点の3次元空間座標の1つの成分として、前記3つの到着距離差に基づいて前記リニアアレイの中心を原点とした前記3次元空間座標についての第1球面座標連立方程式を作成し、前記3つの到着距離比に基づいて前記リニアアレイの中心を原点とした前記3次元空間座標についての第2球面座標連立方程式を作成し、前記第1球面座標連立方程式と前記第2球面座標連立方程式の結果から、融合アルゴリズムを利用して前記3次元空間座標を求解するステップS4.5と、を含む。
In one preferred embodiment, in step S4, fusing these to calculate the three-dimensional spatial coordinates of the leak point includes:
Similar to forming valid data segments in step S2.1, extract valid data segments from the raw signals of the four channels obtained in step S2 and average the amplitude of two data segments for every 100 data points. step S4.1 of comparing the difference in values to find a data segment in which a pulse signal appears and taking 100 data points before and after the data segment;
A step of extracting an envelope for the selected data segment and performing a cross-correlation calculation on two channel envelopes, the cross-correlation calculation formula for the two channels being as follows:
and
Step S4.2, where x 1 (n) and x 2 (n) are the signal arrays of channel 1 and channel 2, respectively, and τ is the number of delay points,
Input the two channel envelopes into the adaptive filter, assign a weight vector to one of the channels, calculate the iteration error based on the adaptive filtering algorithm, and constantly update the weight coefficient until the iteration error is minimized. , at this time, the correlation between the two channels is maximum, and the number of delay points for the two channels is calculated using the formula in step S4.2, and three delay points for the three channels and the remaining one channel are obtained. step S4.3, performing feature transformation on the three delay points to obtain three arrival time differences, and then multiplying each of the three arrival time differences by the speed of sound to obtain three arrival distance differences; ,
step S4.4 of performing feature transformation on the test sound pressure values of the four channels to obtain three arrival distance ratios;
With the test distance as one component of the three-dimensional spatial coordinates of the leak point, a first simultaneous spherical coordinate equation is created for the three-dimensional spatial coordinates with the center of the linear array as the origin based on the three arrival distance differences. Then, based on the three arrival distance ratios, a second simultaneous spherical coordinate equation is created for the three-dimensional spatial coordinates with the center of the linear array as the origin, and the first simultaneous spherical coordinate equation and the second spherical coordinate are Step S4.5 of solving the three-dimensional spatial coordinates from the results of the simultaneous equations using a fusion algorithm.

1つの好ましい実施形態では、ステップS4.4.4では、4つのチャンネルの被検音圧値に対して特徴変換を行って、前記4つのチャンネルに対応する3つの到着距離比を得ることは、
ステップS3.1で得られた前記減衰曲線を利用して、まず、前記4つのチャンネルの被検音圧値を対応する4つの距離に変換し、次に、前記4つの距離のうち前記3つのチャンネルに対応する3つの距離それぞれと前記残りの1つのチャンネルに対応する別の距離との比を算出するステップを含む。
In one preferred embodiment, in step S4.4.4, performing a feature transformation on the tested sound pressure values of the four channels to obtain three arrival distance ratios corresponding to the four channels comprises:
Using the attenuation curve obtained in step S3.1, first convert the test sound pressure values of the four channels into four corresponding distances, and then convert the three of the four distances. calculating a ratio between each of the three distances corresponding to a channel and another distance corresponding to the remaining one channel;

1つの好ましい実施形態では、ステップS6におけるマッピング処理は、
ビデオ画面を320*180個のグリッドに分割して、各画素点を各3次元空間座標に対応させるステップS6.1と、
前記ビデオ画面の中心を原点として、前記原点を前記リニアアレイの中心にマッピングさせ、基準目標を移動し、前記ビデオ画面における横座標軸方向又は縦座標軸方向の単位距離に対応する画素数である間隔点数とテスト距離とのマッピング関係を確立するステップS6.2と、
確立したマッピング関係に従って、ステップS4.5で算出された3次元空間座標を画素座標点に変換し、前記画素座標点を画面上に重畳表示するステップS6.3と、を含む。
In one preferred embodiment, the mapping process in step S6 includes:
step S6.1 of dividing the video screen into 320*180 grids and making each pixel point correspond to each three-dimensional space coordinate;
With the center of the video screen as the origin, the origin is mapped to the center of the linear array, a reference target is moved, and an interval point number is the number of pixels corresponding to a unit distance in the abscissa axis direction or the ordinate axis direction in the video screen. step S6.2 of establishing a mapping relationship between and a test distance;
and step S6.3 of converting the three-dimensional space coordinates calculated in step S4.5 into pixel coordinate points according to the established mapping relationship, and superimposing and displaying the pixel coordinate points on the screen.

1つの好ましい実施形態では、空間内に漏洩点が存在するが、ビデオ画面の表示範囲外であると検出した場合、測位点が画面に現れるまで左又は右へ移動して、ステップS4を行うステップをさらに含む。 In one preferred embodiment, if it is detected that a leakage point exists in the space but is outside the display range of the video screen, moving to the left or right until the positioning point appears on the screen and performing step S4. further including.

1つの好ましい実施形態では、4つのアナログマイクロフォンリニアアレイのサンプリング周波数が100kHzであり、音圧受信機は電源モジュールと無線伝送モジュールを含み、磁石により防護扉に吸着され、無線伝送モジュールによって収集した現在の環境の背景音圧値をコンピュータに伝送する。 In one preferred embodiment, the sampling frequency of the four analog microphone linear arrays is 100kHz, and the sound pressure receiver includes a power supply module and a wireless transmission module, and is attracted to the protective door by a magnet, and the current level collected by the wireless transmission module is The background sound pressure value of the environment is transmitted to the computer.

1つの好ましい実施形態では、前記4つの背景音圧値の平均値を基準音圧の設定閾値とする前記ステップは、4つの背景音圧値の波動が予め設定された範囲である場合に実行される。 In one preferred embodiment, the step of setting the average value of the four background sound pressure values as the reference sound pressure setting threshold is performed when the waves of the four background sound pressure values are within a preset range. Ru.

本発明はさらに、
防護扉の4隅に配置されて、現在の環境の背景音圧値を検出し、前記4つの背景音圧値の平均値を基準音圧の設定閾値とする4つの音圧受信機と、
前記防護扉の一方側に配置されて、所定時間ごとにパルス超音波信号を送信するパルス超音波発生器と、
様々な検出距離で4つのチャンネルの生信号を収集し、前記4つのチャンネルの生信号を4つのチャンネル電圧信号に変換し、前記4つのチャンネル電圧信号に基づいて4つのチャンネルの音圧特徴値を抽出し、前記防護扉に関する映像及びテスト距離を収集するアレイディテクタと、
抽出した4つのチャンネルの音圧特徴値及び前記基準音圧の設定閾値に基づいて、各漏洩等級の閾値を設定する設定装置と、を含み、
前記アレイディテクタはさらに、前記防護扉の他方側において前記映像のガイドラインに沿って音圧値を検出し、4つのチャンネルの被検音圧値を取得し、前記4つのチャンネルの被検音圧値の平均値を各漏洩等級の閾値と比較して、前記被検音圧値の平均値が一級漏洩閾値を超えた場合、前記現在の環境に漏洩が存在することを示し、前記4つのチャンネルの生信号に適応フィルタリングに基づくエンベロープ相互相関演算を行って、前記4つのチャンネルのうちの3つのチャンネルと残りの1つのチャンネルとの間の3つの遅延差を得て、前記テスト距離及び前記4つのチャンネルの被検音圧値と組み合わせて、これらを融合して漏洩点の3次元空間座標を算出することに用いられる、漏洩点位置のアクティブ検出システムを提供する。
The present invention further includes:
four sound pressure receivers arranged at four corners of the protective door to detect a background sound pressure value of the current environment and set an average value of the four background sound pressure values as a reference sound pressure setting threshold;
a pulsed ultrasonic generator that is placed on one side of the protective door and transmits a pulsed ultrasonic signal at predetermined time intervals;
Collect raw signals of four channels at various detection distances, convert the raw signals of the four channels into four channel voltage signals, and calculate the sound pressure feature values of the four channels based on the four channel voltage signals. an array detector that extracts and collects images and test distances regarding the guard door;
a setting device that sets a threshold value for each leakage class based on the extracted sound pressure characteristic values of the four channels and the set threshold value of the reference sound pressure,
The array detector further detects sound pressure values along the guidelines of the image on the other side of the protective door, obtains the sound pressure values of the four channels, and detects the sound pressure values of the four channels. If the average value of the tested sound pressure values exceeds the first class leakage threshold, it indicates that a leak exists in the current environment, and An envelope cross-correlation operation based on adaptive filtering is performed on the raw signal to obtain three delay differences between three of the four channels and the remaining one channel, and the test distance and the four An active detection system for a leak point position is provided, which is used to calculate three-dimensional spatial coordinates of a leak point in combination with a sound pressure value to be measured of a channel and by fusing these values.

1つの好ましい実施形態では、前記アレイディテクタは、4つのアナログマイクロフォンからなるリニアアレイと、コンピュータ処理ユニットと、シグナルコンディショニング回路基板と、カメラモジュールと、測距モジュールと、を含む。 In one preferred embodiment, the array detector includes a linear array of four analog microphones, a computer processing unit, a signal conditioning circuit board, a camera module, and a ranging module.

1つの好ましい実施形態では、前記4つのアナログマイクロフォンリニアアレイのサンプリング周波数が100kHzであり、前記音圧受信機は電源モジュールと無線伝送モジュールを含み、磁石により前記防護扉に吸着される。 In one preferred embodiment, the sampling frequency of the four analog microphone linear arrays is 100kHz, the sound pressure receiver includes a power supply module and a wireless transmission module, and is attracted to the protective door by a magnet.

従来技術と比べて、本発明の有益な効果は以下のとおりである。
1、本発明では、アクティブエミッションパルス超音波信号を利用し、4つのアナログマイクロフォンリニアアレイによって4つのチャンネルの生信号を収集し、波形選択、平滑化フィルタリング、補間演算最適化アルゴリズムによって安定的な音圧特徴値を抽出し、信号エンベロープ相互相関によって各チャンネルの遅延差を算出し、データ融合反復によって漏洩点位置の3次元空間座標を算出し、これによって、測位の精度及び安定性を向上ささえる。
2、本発明では、3次元空間座標と画素座標とのマッピング処理によって、漏洩点位置を可視化し、リニアアレイを移動させて測位することによって、複数の漏洩点の発生を検出することができ、検出効率を大幅に向上させる。
3、本発明では、抽出した4つのチャンネルの音圧特徴値に基づいて、各漏洩等級の閾値を設定することによって、様々な環境騒音のあるテストシナリオに対応するように、現在の検出環境に応じて漏洩等級を判断する閾値を自ら設定することができる。
本発明の他の特徴及び利点は後述する発明を実施するための形態の部分において詳細に説明される。
Compared with the prior art, the beneficial effects of the present invention are as follows.
1. The present invention utilizes active emission pulsed ultrasound signals, collects four channels of raw signals by four analog microphone linear arrays, and generates stable sound through waveform selection, smoothing filtering, and interpolation calculation optimization algorithms. extract the pressure feature values, calculate the delay difference of each channel through signal envelope cross-correlation, and calculate the three-dimensional spatial coordinates of the leak point position through data fusion iterations, thereby improving the accuracy and stability of positioning.
2. In the present invention, the occurrence of multiple leak points can be detected by visualizing the leak point position through mapping processing between three-dimensional spatial coordinates and pixel coordinates, and positioning by moving the linear array. Significantly improve detection efficiency.
3. In the present invention, the threshold value for each leakage grade is set based on the sound pressure feature values of the extracted four channels, so that the current detection environment can be adjusted to correspond to test scenarios with various environmental noises. You can set the threshold value for determining the leakage grade accordingly.
Other features and advantages of the invention are described in detail in the detailed description section below.

図面は本発明の実施例をさらに理解するために提供され、明細書の一部を構成し、以下の発明を実施するための形態とともに本発明の実施例を解釈するが、本発明の実施例を制限するものではない。 The drawings are provided to provide a further understanding of the embodiments of the invention, constitute a part of the specification, and together with the following detailed description, illustrate the embodiments of the invention. It is not intended to limit.

本発明の好ましい実施形態のシステムのブロック図である。1 is a block diagram of a system of a preferred embodiment of the invention; FIG. 本発明の好ましい実施形態の測位アルゴリズムのうちのデータ融合アルゴリズムのフローチャートである。2 is a flowchart of a data fusion algorithm among positioning algorithms according to a preferred embodiment of the present invention. 本発明のシステムのインターフェースにおける測位結果の可視化を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing visualization of positioning results in the interface of the system of the present invention.

以下、本発明の実施例の技術案を明確かつ完全に説明する。本発明の実施例に基づいて当業者が創造的な努力を必要とせずに得る他のすべての実施例は本発明の特許範囲に属する。
実施例1
Hereinafter, the technical solution of the embodiments of the present invention will be clearly and completely described. All other embodiments that a person skilled in the art can obtain without any creative effort based on the embodiments of the present invention fall within the patentable scope of the present invention.
Example 1

図1~2に示すように、本発明の好ましい実施形態に係る扉類の密閉性及びその漏洩点位置のアクティブ検出方法は、下記のステップS1~ステップS6を含む。 As shown in FIGS. 1 and 2, the method for actively detecting the airtightness of doors and the location of leakage points according to a preferred embodiment of the present invention includes the following steps S1 to S6.

ステップS1:防護扉の4隅に配置された音圧受信機によって、現在の環境の背景音圧値を検出し、前記4つの背景音圧値の平均値を基準音圧の設定閾値とする。
ステップS1では、前記4つの背景音圧値の平均値を基準音圧の設定閾値とする前記ステップは、4つの背景音圧値の波動が予め設定された範囲である場合に実行される。例えば、4つの背景音圧値の波動が±5%以下である場合、前記4つの背景音圧値の平均値を基準音圧の設定閾値とする。
Step S1: The background sound pressure value of the current environment is detected by the sound pressure receivers placed at the four corners of the protective door, and the average value of the four background sound pressure values is set as the reference sound pressure setting threshold.
In step S1, the step of setting the average value of the four background sound pressure values as a reference sound pressure setting threshold is executed when the waves of the four background sound pressure values are within a preset range. For example, if the waves of the four background sound pressure values are ±5% or less, the average value of the four background sound pressure values is set as the reference sound pressure setting threshold.

ステップS2:前記防護扉の一方側に配置されたパルス超音波発生器によって、所定時間ごとにパルス超音波信号を送信し、様々な検出距離で4つのアナログマイクロフォンリニアアレイによって4つのチャンネルの生信号をそれぞれ収集し、前記防護扉の一方側で4つのチャンネル電圧信号に変換し、シグナルコンディショニングされた4つのチャンネル電圧信号をコンピュータ処理ユニットに伝送し、前記コンピュータ処理ユニットによって4つのチャンネルの音圧特徴値を抽出し、カメラモジュール及び測距モジュールによって映像及びテスト距離を収集する。
具体的には、4つのチャンネルの音圧特徴値を抽出することは、下記のステップS2.1~ステップS2.3を含む。
ステップS2.1:波形選択:シグナルコンディショニングされた4つのチャンネル電圧信号を段階的に抽出し、チャンネル電圧信号ごとに、時間領域内で振幅の大きさに応じてソートし、振幅が最大値の80~90%であるデータセグメントを選択し、前記チャンネル電圧信号のそれぞれに対応する有効データセグメントを形成する(すなわち、他のデータポイントを排除する)。
ステップS2.2:バランスフィルタリング:選択済みの有効データセグメントごとに3回のスプライン補間演算を行い、データサンプリングポイントを増加させる。
ステップS2.3:データの度数分布を統計して、前記有効データセグメントのそれぞれのピーク値を対応するチャンネルの電圧特徴値Uとし、電圧から音圧への変換式
を利用して前記対応するチャンネルの音圧特徴値SPLを得る。
Step S2: A pulsed ultrasound generator placed on one side of the protective door transmits a pulsed ultrasound signal at predetermined time intervals, and four channels of raw signals are transmitted by four analog microphone linear arrays at various detection distances. are respectively collected and converted into four-channel voltage signals on one side of the protective door, and the signal-conditioned four-channel voltage signals are transmitted to a computer processing unit, and the sound pressure characteristics of the four channels are transmitted by the computer processing unit. Extract the value and collect the video and test distance by camera module and ranging module.
Specifically, extracting the sound pressure feature values of the four channels includes the following steps S2.1 to S2.3.
Step S2.1: Waveform selection: Extract the four signal-conditioned channel voltage signals in stages, and sort them according to the amplitude size in the time domain for each channel voltage signal. Select a data segment that is ˜90% to form a valid data segment corresponding to each of the channel voltage signals (ie, exclude other data points).
Step S2.2: Balance filtering: perform three spline interpolation operations for each selected valid data segment to increase the data sampling points.
Step S2.3: Statistically calculate the frequency distribution of the data, set each peak value of the valid data segment as the voltage characteristic value U of the corresponding channel, and convert the voltage to sound pressure conversion formula.
is used to obtain the sound pressure feature value SPL of the corresponding channel.

ステップS3:抽出した4つのチャンネルの音圧特徴値及び前記基準音圧の設定閾値に基づいて、各漏洩等級の閾値を設定する。
具体的には、抽出した4つのチャンネルの音圧特徴値及び前記基準音圧の設定閾値に基づいて、各漏洩等級の閾値を設定することは、下記のステップS3.1とステップS3.2を含む。
ステップS3.1:ステップS2で得られた前記4つのチャンネルの音圧特徴値の平均値を算出し、音圧特徴値の検出距離に伴う減衰曲線を得る。
ステップS3.2:各テスト距離で、音圧特徴値とステップS1で得られた前記基準音圧の設定閾値との差を計算し、基準音圧の設定閾値に差の10%、30%、50%を加算したものをそれぞれ一級漏洩閾値、二級漏洩閾値、三級漏洩閾値とし、前記一級漏洩閾値は漏洩無視可を表し、前記二級漏洩閾値は漏洩が無視できないが、すぐに修復する必要はないことを表し、前記三級漏洩閾値は漏洩が無視できず、直ぐに修復する必要があることを表す。
Step S3: Set a threshold value for each leakage grade based on the extracted sound pressure feature values of the four channels and the set threshold value of the reference sound pressure.
Specifically, setting the threshold value for each leakage grade based on the extracted sound pressure feature values of the four channels and the set threshold value of the reference sound pressure involves the following steps S3.1 and S3.2. include.
Step S3.1: Calculate the average value of the sound pressure feature values of the four channels obtained in step S2, and obtain an attenuation curve with the detection distance of the sound pressure feature value.
Step S3.2: At each test distance, calculate the difference between the sound pressure feature value and the reference sound pressure setting threshold obtained in step S1, and set the reference sound pressure setting threshold to 10%, 30%, The sum of 50% is defined as the first-class leak threshold, second-class leak threshold, and third-class leak threshold, respectively, where the first-class leak threshold indicates that the leak can be ignored, and the second-class leak threshold indicates that the leak cannot be ignored, but it must be repaired immediately. The third grade leakage threshold indicates that the leakage cannot be ignored and must be repaired immediately.

ステップS4:前記防護扉の他方側においてアレイディテクタを利用して映像のガイドラインに沿って移動させて音圧値を検出し、4つのチャンネルの被検音圧値を取得し、前記4つのチャンネルの被検音圧値の平均値を各漏洩等級の閾値と比較して、前記被検音圧値の平均値が一級漏洩閾値を超えた場合、前記現在の環境に漏洩が存在することを示し、前記4つのチャンネルの生信号に適応フィルタリングに基づくエンベロープ相互相関演算を行って、前記4つのチャンネルのうちの3つのチャンネルと残りの1つのチャンネルとの間の3つの遅延差を得て、前記テスト距離及び前記4つのチャンネルの被検音圧値と組み合わせて、これらを融合して漏洩点の3次元空間座標を算出する。
具体的には、これらを融合して漏洩点の3次元空間座標を算出することは、下記のステップS4.1~ステップS4.5を含む。
ステップS4.1:ステップS2で得られた前記4つのチャンネルの生信号から有効データセグメントを抽出し、データポイント100個ごとに2つのデータセグメントの振幅平均値の差を比較して、パルス信号が現れたデータセグメントを見つけ、当該データセグメントの前後にある100個のデータポイントを取る。
ステップS4.2:選択済みのデータセグメントに対して包絡線を抽出し、2つのチャンネル包絡線に対して相互相関演算を行い、2つのチャンネルの相互相関演算式は、
であり、
ここで、xi(n)、xj(n)はそれぞれチャンネルi、チャンネルjの信号配列であり、i、j=1、2、3、4でかつiとjは等しくなく、τは遅延点数である。
各実施例では、チャンネル1を基準チャンネル(すなわち、前記4つのチャンネルのうちの別のチャンネル)として、前記4つのチャンネルのうちの3つのチャンネルのうちチャンネルのいずれか(例えばチャンネル2)と前記基準チャンネルとの間の相互相関演算式は、
であり、
ここで、x1(n)、x2(n)はそれぞれチャンネル1、チャンネル2の信号配列であり、τは遅延点数である。
ステップS4.3:適応フィルタに前記2つのチャンネル包絡線を入力して、チャンネルの一方に重みベクトルを割り当て、適応フィルタリングアルゴリズムに基づいて、反復誤差が最小となるまで反復誤差を算出して重み係数を常に更新し、このとき、2つのチャンネルの相関性が最大となる。
このとき、ステップS4.2における式によって前記2つのチャンネルの遅延点数を求め、前記3つのチャンネルと前記残りの1つのチャンネルの3つの遅延点数を取得した場合に前記3つの遅延点数に対して特徴変換を行って3つの到着時間差を得て、次に、前記3つの到着時間差のそれぞれに音速を乗算して3つの到着距離差を得る。
ステップS4.4:4つのチャンネルの被検音圧値に対して特徴変換を行って、3つの到着距離比を得る。
ステップS4.5:テスト距離を前記漏洩点の3次元空間座標の1つの成分として、前記3つの到着距離差に基づいて前記リニアアレイの中心を原点とした前記3次元空間座標についての第1球面座標連立方程式を作成し、前記3つの到着距離比に基づいて前記リニアアレイの中心を原点とした前記3次元空間座標についての第2球面座標連立方程式を作成し、前記第1球面座標連立方程式と前記第2球面座標連立方程式の結果から、融合アルゴリズムを利用して3次元空間座標を求解する。
さらに、ステップS4.4.4では、チャンネルの被検音圧値に対して特徴変換を行って、前記4つのチャンネルに対応する3つの到着距離比を得ることは、ステップS3.1で得られた前記減衰曲線を利用して、まず、前記4つのチャンネルの被検音圧値を対応する4つの距離に変換し、次に、前記4つの距離のうち前記3つのチャンネルに対応する3つの距離それぞれと前記残りの1つのチャンネルに対応する別の距離との比を算出するステップを含む。
Step S4: Use an array detector on the other side of the protective door to detect sound pressure values by moving it along the guidelines of the image, obtain test sound pressure values of the four channels, and obtain the sound pressure values of the four channels. Comparing the average value of the sound pressure values to be tested with the threshold value of each leakage class, if the average value of the sound pressure values to be tested exceeds the first class leakage threshold, indicating that a leak exists in the current environment, Performing an envelope cross-correlation operation based on adaptive filtering on the raw signals of the four channels to obtain three delay differences between three channels of the four channels and the remaining one channel, and performing the test. In combination with the distance and the tested sound pressure values of the four channels, these are fused to calculate the three-dimensional spatial coordinates of the leak point.
Specifically, calculating the three-dimensional spatial coordinates of the leak point by fusing these includes the following steps S4.1 to S4.5.
Step S4.1: Extract valid data segments from the raw signals of the four channels obtained in step S2, compare the difference in amplitude average values of the two data segments for every 100 data points, and determine the pulse signal. Find the data segment that appears and take the 100 data points before and after the data segment.
Step S4.2: Extract the envelope for the selected data segment, perform cross-correlation calculation on the two channel envelopes, and the cross-correlation calculation formula for the two channels is
and
Here, x i (n) and x j (n) are the signal arrays of channel i and channel j, respectively, i, j = 1, 2, 3, 4, and i and j are not equal, and τ is the delay It is a score.
In each embodiment, channel 1 is a reference channel (i.e., another of said four channels), and any channel of three of said four channels (e.g., channel 2) and said reference channel. The cross-correlation calculation formula between channels is
and
Here, x1(n) and x2(n) are the signal arrays of channel 1 and channel 2, respectively, and τ is the number of delay points.
Step S4.3: Input the two channel envelopes into the adaptive filter, assign a weight vector to one of the channels, calculate the iterative error until the iterative error is minimized based on the adaptive filtering algorithm, and calculate the weighting coefficient. is constantly updated, and at this time, the correlation between the two channels is maximized.
At this time, the delay points of the two channels are calculated using the formula in step S4.2, and when the three delay points of the three channels and the remaining one channel are obtained, the characteristics for the three delay points are determined. A transformation is performed to obtain three arrival time differences, and each of the three arrival time differences is then multiplied by the speed of sound to obtain three arrival distance differences.
Step S4.4: Perform feature transformation on the test sound pressure values of the four channels to obtain three arrival distance ratios.
Step S4.5: A first spherical surface about the three-dimensional spatial coordinates with the center of the linear array as the origin based on the three arrival distance differences, with the test distance as one component of the three-dimensional spatial coordinates of the leak point. Create simultaneous coordinate equations, create a second simultaneous spherical coordinate equation for the three-dimensional spatial coordinates with the center of the linear array as the origin based on the three arrival distance ratios, and create a second simultaneous equation for the spherical coordinates with the first simultaneous equation From the results of the second simultaneous spherical coordinate equations, three-dimensional spatial coordinates are solved using a fusion algorithm.
Furthermore, in step S4.4.4, feature transformation is performed on the tested sound pressure values of the channels to obtain three arrival distance ratios corresponding to the four channels. Using the attenuation curve, first convert the sound pressure values of the four channels into corresponding four distances, and then convert the three distances corresponding to the three channels among the four distances. calculating a ratio between each distance and another distance corresponding to the remaining one channel.

ステップS5:前記被検音圧値が前記一級漏洩閾値以下であり、前記現在の環境の漏洩量が微量である場合、前記アナログマイクロフォンリニアアレイを空間内で移動させて、被検音圧値が前記一級漏洩閾値を超えるようになると、ステップS4を繰り返す。 Step S5: If the sound pressure value to be tested is below the first class leakage threshold and the amount of leakage in the current environment is a small amount, move the analog microphone linear array in space so that the sound pressure value to be tested is When the first class leakage threshold is exceeded, step S4 is repeated.

ステップS6:3次元空間座標と画像座標をマッピング処理して、着色等高線で示された点を前記映像上に視認可能に重畳し、漏洩点を可視化する。
具体的には、ステップS6におけるマッピング処理は、下記のステップS6.1~ステップS6.3を含む。
ステップS6.1:ビデオ画面を320*180個のグリッドに分割して、各画素点を各3次元空間座標に対応させる。
ステップS6.2:前記ビデオ画面の中心を原点として、前記原点を前記対応するリニアアレイの中心にマッピングさせ、基準目標を移動し、前記ビデオ画面における横座標軸方向又は縦座標軸方向の単位距離に対応する画素数である間隔点数とテスト距離とのマッピング関係を確立する。
ステップS6.3:確立したマッピング関係に従って、ステップS4.5で算出された3次元空間座標を画素座標点に変換し、前記画素座標点を画面上に重畳表示する。
前記方法は、さらに、空間内に漏洩点が存在するが、ビデオ画面の表示範囲外であると検出した場合、測位点が画面に現れるまで左又は右へ移動して、ステップS4を行うステップをさらに含む。
さらに、4つのアナログマイクロフォンリニアアレイのサンプリング周波数が100kHzであり、音圧受信機は電源モジュールと無線伝送モジュールを含み、磁石により防護扉に吸着され、無線伝送モジュールによって収集した現在の環境の背景音圧値をコンピュータに伝送する。
実施例2
Step S6: Mapping the three-dimensional space coordinates and the image coordinates to visually superimpose the points indicated by the colored contour lines on the video image, thereby visualizing the leakage points.
Specifically, the mapping process in step S6 includes the following steps S6.1 to S6.3.
Step S6.1: Divide the video screen into 320*180 grids, and make each pixel point correspond to each three-dimensional space coordinate.
Step S6.2: Taking the center of the video screen as the origin, map the origin to the center of the corresponding linear array, and move the reference target to correspond to a unit distance in the abscissa direction or the ordinate direction in the video screen. Establish a mapping relationship between the interval point number, which is the number of pixels to be measured, and the test distance.
Step S6.3: Convert the three-dimensional spatial coordinates calculated in step S4.5 into pixel coordinate points according to the established mapping relationship, and display the pixel coordinate points in a superimposed manner on the screen.
The method further includes the step of performing step S4 by moving to the left or right until the positioning point appears on the screen when it is detected that the leakage point exists in the space but is outside the display range of the video screen. Including further.
In addition, the sampling frequency of the four analog microphone linear arrays is 100kHz, and the sound pressure receiver includes a power supply module and a wireless transmission module, which is attracted to the protective door by a magnet, and the background sound of the current environment collected by the wireless transmission module. Transmit the pressure value to the computer.
Example 2

図1に示すように、本発明はさらに、4つのアナログマイクロフォンからなるリニアアレイ301(検出周波数は可聴音から80kHzまで)と、周波数・振幅を調整可能なパルス超音波発生器302と、音圧受信機303と、アレイディテクタ304、コンピュータ305と、シグナルコンディショニング回路基板と、カメラモジュールと、測距モジュールと、を含む扉類の密閉性及びその漏洩点位置のアクティブ検出システムを提供する。 As shown in FIG. 1, the present invention further includes a linear array 301 (detection frequency is from audible to 80 kHz) consisting of four analog microphones, a pulse ultrasonic generator 302 whose frequency and amplitude can be adjusted, and a sound pressure An active detection system for detecting the sealing property of doors and the location of leakage points is provided, including a receiver 303, an array detector 304, a computer 305, a signal conditioning circuit board, a camera module, and a ranging module.

音圧受信機303は、防護扉300の4隅に配置されて、現在の環境の背景音圧値を検出し、4つの背景音圧値の波動が±5%以下である場合、平均値を基準音圧の設定閾値とする。4つのアナログマイクロフォンリニアアレイ301のサンプリング周波数が100kHzであり、音圧受信機303は電源モジュールと無線伝送モジュールを含み、磁石により防護扉300に吸着され、無線伝送モジュールによって収集した環境の背景音圧値をコンピュータ305に伝送する。パルス超音波発生器302は防護扉の一方側に配置されて、所定時間ごとにパルス超音波信号を送信し、防護扉の他方側において様々な検出距離で4つのアナログマイクロフォンリニアアレイ301によって4つのチャンネルの生信号をそれぞれ収集し、前記4つのチャンネルの生信号を4つのチャンネル電圧信号に変換し、シグナルコンディショニングされた4つのチャンネル電圧信号をコンピュータ処理ユニット305に伝送し、4つのチャンネルの音圧特徴値を抽出し、カメラモジュール及び測距モジュールによって映像及びテスト距離を収集する。 The sound pressure receivers 303 are placed at the four corners of the protective door 300 to detect the background sound pressure values of the current environment, and when the waves of the four background sound pressure values are ±5% or less, the average value is calculated. This is the set threshold for the reference sound pressure. The sampling frequency of the four analog microphone linear arrays 301 is 100kHz, and the sound pressure receiver 303 includes a power supply module and a wireless transmission module, and is attracted to the protective door 300 by a magnet, and the background sound pressure of the environment collected by the wireless transmission module. The value is transmitted to computer 305. A pulsed ultrasound generator 302 is placed on one side of the guard door to transmit pulsed ultrasound signals at predetermined time intervals, and on the other side of the guard door, four analog microphone linear arrays 301 are used to transmit pulsed ultrasound signals at various detection distances. Collecting the raw signals of the channels respectively, converting the raw signals of the four channels into four channel voltage signals, transmitting the signal conditioned four channel voltage signals to the computer processing unit 305, and converting the four channel raw signals into four channel voltage signals, Extract feature values and collect images and test distances by camera module and ranging module.

さらに、防護扉300の他方側においてアレイディテクタ304(4つのアナログマイクロフォンからなるリニアアレイ301と、コンピュータ処理ユニットと、シグナルコンディショニング回路基板と、カメラモジュールと、測距モジュールと、を含む)を利用して映像のガイドラインに沿って移動させて音圧値を検出し、被検音圧値を設定された各漏洩等級閾値(基準音圧の設定閾値に差の10%、30%、50%を加算したものをそれぞれ一級漏洩閾値、二級漏洩閾値、三級漏洩閾値とする)と比較して、被検音圧値が一級漏洩閾値を超えた場合、現在の環境に漏洩が存在することを示し、4つのチャンネルの生信号に適応フィルタリングに基づくエンベロープ相互相関演算を行って、各チャンネルの遅延差を得て、テスト距離及び前記4つのチャンネルの被検音圧値と組み合わせて、これらを融合して漏洩点の3次元空間座標を算出する。次に、3次元空間座標と画像座標をマッピング処理して、着色等高線で示された点を画像上に視認可能に重畳し、漏洩点を可視化し、これによって、図3に示すように、コンピュータのヒューマンマシンインターフェースに測位結果を可視化する。
実施例3
Furthermore, on the other side of the protective door 300, an array detector 304 (including a linear array 301 consisting of four analog microphones, a computer processing unit, a signal conditioning circuit board, a camera module, and a ranging module) is used. Detect the sound pressure value by moving it along the guideline of the video, and measure the sound pressure value to each set leakage grade threshold (add 10%, 30%, 50% of the difference to the set threshold of the reference sound pressure) If the tested sound pressure value exceeds the first class leak threshold, it indicates that there is a leak in the current environment. , perform envelope cross-correlation calculation based on adaptive filtering on the raw signals of the four channels to obtain the delay difference of each channel, and combine these with the test distance and the sound pressure values of the four channels to fuse them. to calculate the three-dimensional spatial coordinates of the leak point. Next, the three-dimensional space coordinates and the image coordinates are mapped to visually superimpose the points indicated by the colored contour lines on the image, and the leakage points are visualized. Visualize positioning results on the human-machine interface.
Example 3

以下、本発明の扉類の密閉性及びその漏洩点位置のアクティブ検出方法の具体的な実施例を詳細に説明する。 Hereinafter, specific embodiments of the method for actively detecting the airtightness of doors and the position of leakage points according to the present invention will be described in detail.

ステップS1:磁石により音圧受信機を防護扉の4隅に吸着させ、現在の環境の背景音圧値を検出し、無線通信技術でコンピュータに伝送し、それぞれ29.2dB、29dB、28.8dB、29dBであって波動が±5%以下の4つの音圧値の平均値29dBを基準音圧の設定閾値とする。 Step S1: Attach the sound pressure receiver to the four corners of the protective door using magnets, detect the background sound pressure value of the current environment, and transmit it to the computer using wireless communication technology, 29.2 dB, 29 dB, 28.8 dB, respectively. , 29 dB and an average value of 29 dB of four sound pressure values with a wave motion of ±5% or less is set as the reference sound pressure setting threshold.

ステップS2:パルス超音波発生器を配置して、その周波数を40kHz、振幅を5Vに設定して、1sごとにパルス超音波信号を送信し、100mm~3mの距離で4つのアナログマイクロフォンからなるリニアアレイによって音響信号をそれぞれ収集して電圧信号に変換し、サンプリング周波数を100kHzとして、シグナルコンディショニングをしてコンピュータに伝送し、4つのチャンネルの音圧特徴値を抽出し、カメラモジュール及び測距モジュールによって映像及びテスト距離を収集する。
さらに、前記ステップS2における音圧値の抽出は以下のステップによって実現される。
ステップS2.1:波形選択及び平滑化フィルタリング:得られた4つのチャンネル電圧信号を段階的に抽出し、チャンネル電圧信号ごとに、時間領域内で振幅の大きさに応じてソートし、振幅が最大値の80~90%であるデータセグメントを選択し、前記チャンネル電圧信号のそれぞれに対応する有効データセグメントを形成し(すなわち、他のデータポイントを排除する)、チャンネルデータごとに100個のデータポイントを保留する。
ステップS2.2:選択済みの有効データセグメントごとに3回のスプライン補間演算を行い、データサンプリングポイントを増加させる。
ステップS2.3:データの度数分布を統計して、前記有効データセグメントのそれぞれのピーク値を対応するチャンネルの電圧特徴値Uとし、下記の変換式により前記対応するチャンネルの音圧特徴値SPLを得る。
Step S2: Place a pulsed ultrasonic generator, set its frequency to 40kHz and amplitude to 5V, and transmit a pulsed ultrasonic signal every 1s. Each acoustic signal is collected by the array and converted into a voltage signal, the sampling frequency is set to 100kHz, the signal is conditioned and transmitted to the computer, the sound pressure characteristic values of the four channels are extracted, and the sound pressure characteristic values of the four channels are extracted and processed by the camera module and ranging module. Collect footage and test distance.
Furthermore, extraction of the sound pressure value in step S2 is realized by the following steps.
Step S2.1: Waveform selection and smoothing filtering: The obtained four channel voltage signals are extracted step by step, and for each channel voltage signal, they are sorted according to the amplitude size in the time domain, and the amplitude is the largest. Select a data segment that is 80-90% of the value to form a valid data segment corresponding to each of said channel voltage signals (i.e., exclude other data points), 100 data points per channel data. will be put on hold.
Step S2.2: Perform three spline interpolation operations for each selected valid data segment to increase data sampling points.
Step S2.3: Statistically calculate the frequency distribution of the data, set each peak value of the valid data segment as the voltage characteristic value U of the corresponding channel, and calculate the sound pressure characteristic value SPL of the corresponding channel using the following conversion formula. obtain.

ステップS3:検出距離100mmを例にして、各漏洩等級の閾値を設定する。
さらに、前記ステップS3における漏洩等級閾値の設定は以下のステップによって実現される。
ステップS3.1:ステップS2.3で得られた4つのチャンネルの音圧特徴値の平均値を計算し、音圧特徴値の検出距離に伴う減衰曲線を得て、検出距離が100mmである場合、音圧特徴平均値は55.6dBである。
ステップS3.2:検出距離100mmで、音圧特徴値とステップS1で得られた基準値とを減算して26.6dBを得て、それぞれ基準値に差の10%、30%、50%を加算したものを一級漏洩閾値、二級漏洩閾値、三級漏洩閾値とし、すなわち、3つの等級漏洩閾値はそれぞれ31.66dB、36.98dB、42.3dBであり、3つの等級は、それぞれ、漏洩無視可と、漏洩無視不可(即時修復不要)と、漏洩無視不可(即時修復必要)を表す。
Step S3: Using a detection distance of 100 mm as an example, set a threshold value for each leakage grade.
Further, the setting of the leakage grade threshold in step S3 is realized by the following steps.
Step S3.1: Calculate the average value of the sound pressure feature values of the four channels obtained in step S2.3, obtain the attenuation curve of the sound pressure feature value with the detection distance, and when the detection distance is 100 mm. , the sound pressure feature average value is 55.6 dB.
Step S3.2: At a detection distance of 100 mm, subtract the sound pressure characteristic value from the reference value obtained in step S1 to obtain 26.6 dB, and add 10%, 30%, and 50% of the difference to the reference value, respectively. The summed values are the first class leakage threshold, the second class leakage threshold, and the third class leakage threshold, that is, the three class leakage thresholds are 31.66 dB, 36.98 dB, and 42.3 dB, respectively, and the three classes are the leakage thresholds. Represents ignorable, leakage not ignorable (immediate repair not required), and leakage not ignorable (immediate repair required).

ステップS4:防護扉の一方側にパルス超音波発生器を配置して、周波数を40kHz、振幅を5Vに設定し、1sごとにパルス超音波信号を送信し、防護扉の他方側においてアレイディテクタによって検出し、テスト距離が100mmである場合、被検音圧値が一級漏洩閾値を超える34.7dBであり、現在の環境に漏洩が存在することを示し、映像のガイドラインに沿って移動させて検出し、ステップS2で得られた4つのチャンネルの生信号に適応フィルタリングに基づくエンベロープ相互相関演算を行って、各チャンネルの遅延差を得て、テスト距離及び前記4つのチャンネルの被検音圧値と組み合わせて、これらを融合して漏洩点の3次元空間座標を算出する。
さらに、前記ステップS4では、これらを融合して漏洩点の3次元空間座標を算出することは、以下のステップによって実現される。
ステップS4.1:ステップS2で得られた4つのチャンネルの生信号から有効データセグメントを抽出し、データポイント100個ごとに(同一のチャンネルからの)2つのデータセグメントの振幅平均値の差を比較して、パルス信号が現れたデータセグメントを見つけ、当該データセグメントの前後にある100個のデータポイントを取り、合計300個のデータポイントとする。
ステップS4.2:選択済みのデータセグメントに対して包絡線を抽出し、2つのチャンネル包絡線に対して相互相関演算を行い、チャンネル1及びチャンネル2を例にして、2つのチャンネルの相互相関演算式は、
であり、
ここで、x1(n)、x2(n)はそれぞれチャンネル1、チャンネル2の信号配列であり、τは遅延点数であり、
算出したチャンネル2とチャンネル1との間の遅延点数はτ12=12であり、同様に、チャンネル3とチャンネル1との間の遅延点数及びチャンネル4とチャンネル1との間の遅延点数を算出することができる。
ステップS4.3:適応フィルタに前記2つのチャンネル信号包絡線を入力して、チャンネルの一方に重みベクトルを割り当て、反復誤差が最小となるまで反復誤差を算出して重み係数を常に更新し、このとき、2つのチャンネルの相関性が最大となり、適応フィルタリングアルゴリズムに基づく式は、
であり、
ここで、w(n)は重み係数を表し、e(n)は毎回の反復誤差を表し、y1(n)はチャンネル1の配列に重み係数を乗算した配列である。
このとき、ステップS4.2における式によって2つのチャンネル遅延点数τ12=6を改めて求め、ステップS4.2で得られた遅延点数は適応フィルタを経る前に算出されるものであり、ステップS4.3を経た後、連続的な更新により反復誤差が最小となり、このため、誤差が最小であるときに遅延点数も変わり、遅延点数τ12=6はフィルタリングアルゴリズムを経て得られたものである。特徴変換が行われた後に、チャンネル2とチャンネル1との到着時間差Δt12=60μsが得られ、それに音速343m/sを乗算すると、チャンネル2とチャンネル1との間の到着距離差Δd12=20.58mmが得られ、これによって類推して、チャンネル3とチャンネル1との間の到着距離差Δd13=24.35mm、及びチャンネル4とチャンネル1との間の到着距離差Δd14=13.67mmである。
ステップS4.4:4つのチャンネルについて得られた被検音圧値に特徴変換を行って、前記4つのチャンネルに対応する3つの到着距離比を得て、すなわち、ステップS3.1の減衰曲線を利用して、まず、前記4つのチャンネルの被検音圧値を対応する4つの距離に変換し、次に、前記4つの距離のうち前記3つのチャンネルに対応する3つの距離それぞれと前記残りの1つのチャンネルに対応する別の距離との比を算出し、例えば、チャンネル2とチャンネル1との間の到着距離比k12=1.18、チャンネル3とチャンネル1との間の到着距離比k13=1.23、及びチャンネル4とチャンネル1との間の到着距離比k14=1.07を算出する。
ステップS4.5:テスト距離を前記漏洩点の3次元空間座標の1つの成分として、前記3つの到着距離差に基づいて前記リニアアレイの中心を原点とした前記3次元空間座標についての第1球面座標連立方程式を作成し、前記3つの到着距離比に基づいて前記リニアアレイの中心を原点とした前記3次元空間座標についての第2球面座標連立方程式を作成し、前記第1球面座標連立方程式と前記第2球面座標連立方程式の結果から、融合アルゴリズムを利用して測位座標(11.3mm、9.78mm、102.05mm)を求解する。
つまり、漏洩点の座標を未知数として、到着距離差と到着距離比に基づいてそれぞれ連立方程式を作成し、2組の3次元空間座標のデータを得てから、2つのデータの平均値を求めて、漏洩点の最終的な3次元空間位置を算出する。
Step S4: Place a pulsed ultrasonic generator on one side of the protective door, set the frequency to 40kHz and the amplitude to 5V, and transmit a pulsed ultrasonic signal every 1 s, and transmit the pulsed ultrasonic signal by an array detector on the other side of the protective door. When the test distance is 100mm, the sound pressure value to be tested is 34.7dB, which exceeds the first class leakage threshold, indicating that there is leakage in the current environment, and the test distance is 100mm. Then, an envelope cross-correlation calculation based on adaptive filtering is performed on the raw signals of the four channels obtained in step S2 to obtain the delay difference of each channel, and the result is calculated based on the test distance and the sound pressure values of the four channels. These are combined and fused to calculate the three-dimensional spatial coordinates of the leak point.
Furthermore, in step S4, calculating the three-dimensional spatial coordinates of the leak point by fusing these is realized by the following steps.
Step S4.1: Extract valid data segments from the raw signals of the four channels obtained in step S2, and compare the difference in the average amplitude values of the two data segments (from the same channel) for every 100 data points. Then, find the data segment where the pulse signal appeared, and take 100 data points before and after the data segment, making a total of 300 data points.
Step S4.2: Extract the envelope for the selected data segment, perform the cross-correlation calculation on the two channel envelopes, take channel 1 and channel 2 as an example, and perform the cross-correlation calculation on the two channels. ceremony,
and
Here, x 1 (n) and x 2 (n) are the signal arrays of channel 1 and channel 2, respectively, and τ is the number of delay points,
The calculated number of delay points between channel 2 and channel 1 is τ 12 =12, and similarly, the number of delay points between channel 3 and channel 1 and the number of delay points between channel 4 and channel 1 are calculated. be able to.
Step S4.3: Input the two channel signal envelopes into the adaptive filter, assign a weight vector to one of the channels, calculate the iteration error until the iteration error is minimized, and constantly update the weighting coefficient. When the correlation between the two channels is maximum, the formula based on the adaptive filtering algorithm is
and
Here, w(n) represents the weighting coefficient, e(n) represents the repetition error each time, and y 1 (n) is the array obtained by multiplying the array of channel 1 by the weighting coefficient.
At this time, the number of two channel delay points τ 12 =6 is calculated again using the formula in step S4.2, and the number of delay points obtained in step S4.2 is calculated before passing through the adaptive filter, and the number of delay points obtained in step S4.2 is calculated before passing through the adaptive filter. After 3, the iteration error is minimum due to continuous updating, so the number of delay points also changes when the error is minimum, and the number of delay points τ 12 =6 is obtained through the filtering algorithm. After the feature transformation is performed, the arrival time difference Δt 12 = 60 μs between channel 2 and channel 1 is obtained, which, when multiplied by the sound speed of 343 m/s, becomes the arrival distance difference between channel 2 and channel 1 Δd 12 = 20 .58 mm, which gives, by analogy, a difference in arrival distance between channel 3 and channel 1 Δd 13 =24.35 mm, and a difference in arrival distance between channel 4 and channel 1 Δd 14 =13.67 mm It is.
Step S4.4: Perform feature transformation on the test sound pressure values obtained for the four channels to obtain three arrival distance ratios corresponding to the four channels, that is, the attenuation curves of step S3.1. First, the test sound pressure values of the four channels are converted into four corresponding distances, and then, among the four distances, each of the three distances corresponding to the three channels and the remaining Calculate the ratio of one channel to another corresponding distance, for example, the arrival distance ratio k 12 =1.18 between channel 2 and channel 1, and the arrival distance ratio k between channel 3 and channel 1. 13 = 1.23, and the arrival distance ratio k 14 = 1.07 between channel 4 and channel 1.
Step S4.5: A first spherical surface about the three-dimensional spatial coordinates with the center of the linear array as the origin based on the three arrival distance differences, with the test distance as one component of the three-dimensional spatial coordinates of the leak point. Create simultaneous coordinate equations, create a second simultaneous spherical coordinate equation for the three-dimensional spatial coordinates with the center of the linear array as the origin based on the three arrival distance ratios, and create a second simultaneous equation for the spherical coordinates with the first simultaneous equation From the results of the second simultaneous spherical coordinate equations, positioning coordinates (11.3 mm, 9.78 mm, 102.05 mm) are determined using a fusion algorithm.
In other words, with the coordinates of the leak point as an unknown, create simultaneous equations based on the arrival distance difference and arrival distance ratio, obtain two sets of three-dimensional space coordinate data, and then calculate the average value of the two data. , calculate the final three-dimensional spatial position of the leak point.

ステップS6:ステップS4で算出された測位座標(すなわち、3次元空間座標)と画像座標をマッピング処理し、着色等高線で示された点を画像上に視認可能に重畳し、漏洩点を可視化する。
さらに、前記ステップS6におけるマッピング処理は、以下のステップによって実現される。
ステップS6.1:ビデオ画面を320*180個のグリッドに分割して、各画素点を各空間座標に対応させる。
ステップS6.2:ビデオ画面の中心を原点として、リニアアレイの中心に対応して、基準目標を移動し、間隔点数と距離とのマッピング関係を確立する。
ここで、前記間隔点数は前記ビデオ画面における横座標軸方向又は縦座標軸方向の単位距離に対応する画素数である。例えば、テスト距離が100mm(ステップS4.5で算出された3次元空間座標(11.3mm、9.78mm、102.05mm)に対応する102.05mmが約100mmである)である場合、間隔点数と距離とのマッピング関係はN=2*dである。
ステップS6.3:距離のマッピング関係に従って、ステップS4.5で算出された3次元空間座標を画素座標点(23、20)に変換して画面上に重畳表示する。
ステップS6.2においてテスト距離が100mmであると決定した場合、間隔点数と距離とのマッピング関係はN=2*dであり、ステップS4.5で算出された3次元空間座標(11.3mm、9.78mm、102.05mm)の横座標軸での距離11.3mmと縦座標軸での距離9.78mmを上記のマッピング関係に代入すると、座標点(22.6、20)が決定され、画素点が整数しかないので、丸めて画素座標点(23、20)が得られる。
Step S6: Map the positioning coordinates (that is, three-dimensional space coordinates) calculated in step S4 and the image coordinates, and visually superimpose the points indicated by the colored contour lines on the image to visualize the leakage points.
Furthermore, the mapping process in step S6 is realized by the following steps.
Step S6.1: Divide the video screen into 320*180 grids, and make each pixel point correspond to each spatial coordinate.
Step S6.2: With the center of the video screen as the origin, move the reference target corresponding to the center of the linear array, and establish a mapping relationship between the number of interval points and the distance.
Here, the interval point number is the number of pixels corresponding to a unit distance in the abscissa axis direction or the ordinate axis direction on the video screen. For example, if the test distance is 100 mm (102.05 mm corresponding to the three-dimensional spatial coordinates (11.3 mm, 9.78 mm, 102.05 mm) calculated in step S4.5 is approximately 100 mm), the interval points The mapping relationship between and distance is N=2*d.
Step S6.3: According to the distance mapping relationship, the three-dimensional spatial coordinates calculated in step S4.5 are converted into pixel coordinate points (23, 20) and superimposed on the screen.
If the test distance is determined to be 100 mm in step S6.2, the mapping relationship between the number of interval points and the distance is N=2*d, and the three-dimensional spatial coordinates (11.3 mm, By substituting the distance 11.3 mm on the abscissa axis (9.78 mm, 102.05 mm) and the distance 9.78 mm on the ordinate axis into the above mapping relationship, the coordinate point (22.6, 20) is determined and the pixel point Since there are only integers, the pixel coordinate point (23, 20) can be obtained by rounding.

本発明はさらに、漏洩点位置のアクティブ検出システムを提供し、前記アクティブ検出システムは、防護扉の4隅に配置されて、現在の環境の背景音圧値を検出し、前記4つの背景音圧値の平均値を基準音圧の設定閾値とする4つの音圧受信機と、前記防護扉の一方側に配置されて、所定時間ごとにパルス超音波信号を送信するパルス超音波発生器と、様々な検出距離で4つのチャンネルの生信号を収集し、前記4つのチャンネルの生信号を4つのチャンネル電圧信号に変換し、前記4つのチャンネル電圧信号に基づいて4つのチャンネルの音圧特徴値を抽出し、前記防護扉に関する映像及びテスト距離を収集するアレイディテクタと、抽出した4つのチャンネルの音圧特徴値及び前記基準音圧の設定閾値に基づいて、各漏洩等級の閾値を設定する設定装置と、を含み、前記アレイディテクタはさらに、前記防護扉の他方側において前記映像のガイドラインに沿って音圧値を検出し、4つのチャンネルの被検音圧値を取得し、前記4つのチャンネルの被検音圧値の平均値を各漏洩等級の閾値と比較して、前記被検音圧値の平均値が一級漏洩閾値を超えた場合、前記現在の環境に漏洩が存在することを示し、前記4つのチャンネルの生信号に適応フィルタリングに基づくエンベロープ相互相関演算を行って、前記4つのチャンネルのうちの3つのチャンネルと残りの1つのチャンネルとの間の3つの遅延差を得て、前記テスト距離及び前記4つのチャンネルの被検音圧値と組み合わせて、これらを融合して漏洩点の3次元空間座標を算出することに用いられる。 The present invention further provides an active detection system for leak point location, the active detection system being arranged at four corners of the protective door to detect background sound pressure values of the current environment, and detecting the background sound pressure values of the current environment. four sound pressure receivers whose average value is a set threshold value of the reference sound pressure; and a pulsed ultrasonic generator that is placed on one side of the protective door and transmits a pulsed ultrasonic signal at predetermined time intervals; Collect raw signals of four channels at various detection distances, convert the raw signals of the four channels into four channel voltage signals, and calculate the sound pressure feature values of the four channels based on the four channel voltage signals. an array detector that extracts and collects images and test distances related to the protective door; and a setting device that sets a threshold for each leakage class based on the sound pressure feature values of the extracted four channels and the set threshold of the reference sound pressure. and, the array detector further detects a sound pressure value on the other side of the protective door along the guideline of the image, obtains sound pressure values of four channels, and detects sound pressure values of the four channels. Comparing the average value of the sound pressure values to be tested with the threshold value of each leakage class, if the average value of the sound pressure values to be tested exceeds the first class leakage threshold, indicating that a leak exists in the current environment, Performing an envelope cross-correlation operation based on adaptive filtering on the raw signals of the four channels to obtain three delay differences between three channels of the four channels and the remaining one channel, and performing the test. In combination with the distance and the tested sound pressure values of the four channels, these are fused and used to calculate the three-dimensional spatial coordinates of the leak point.

前記設定装置により実行されるステップはコンピュータによって実行されてもよい。 The steps performed by the configuration device may be performed by a computer.

本発明の一実施例による扉類の密閉性及びその漏洩点位置のアクティブ検出方法は、下記のステップS1~ステップS4を含む。 A method for actively detecting the airtightness of doors and the location of leakage points according to an embodiment of the present invention includes the following steps S1 to S4.

ステップS1:音圧受信機を防護扉の4隅に配置して、現在の環境の背景音圧値を検出し、4つの背景音圧値の波動が±5%以下である場合、これらの平均値を基準音圧の設定閾値とする。 Step S1: Place sound pressure receivers at the four corners of the protective door to detect the background sound pressure value of the current environment, and if the wave of the four background sound pressure values is less than ±5%, calculate the average of these The value is set as the reference sound pressure threshold.

ステップS2:防護扉の一方側にパルス超音波発生器を配置して、所定時間ごとにパルス超音波信号を送信し、様々な検出距離で4つのアナログマイクロフォンリニアアレイによって4つのチャンネルの生信号をそれぞれ収集し、電圧信号に変換し、シグナルコンディショニングをしてコンピュータ処理ユニットに伝送し、4つのチャンネルの音圧特徴値を抽出し、カメラモジュール及び測距モジュールによって映像及び現在のテスト距離を収集する。 Step S2: Place a pulsed ultrasonic generator on one side of the protective door to transmit pulsed ultrasonic signals at predetermined time intervals, and collect raw signals of four channels by four analog microphone linear arrays at various detection distances. respectively collected, converted into voltage signals, signal conditioned and transmitted to the computer processing unit, extracting sound pressure feature values of four channels, and collecting images and current test distance by camera module and ranging module. .

ステップS3:抽出した4つのチャンネルの音圧特徴値に基づいて、各漏洩等級の閾値を設定する。 Step S3: Set a threshold value for each leakage grade based on the extracted sound pressure feature values of the four channels.

ステップS4:防護扉の他方側においてアレイディテクタを利用して映像のガイドラインに沿って移動させて音圧値を検出し、被検音圧値を各漏洩等級閾値と比較して、被検音圧値が一級漏洩閾値を超えた場合、現在の環境に漏洩が存在することを示し、4つのチャンネルの生信号に適応フィルタリングに基づくエンベロープ相互相関演算を行って、各チャンネルの遅延差を得て、テスト距離と音圧振幅との比と組み合わせて、これらを融合して漏洩点の3次元空間座標を算出する。 Step S4: Use the array detector on the other side of the protective door to detect the sound pressure value by moving it along the guideline of the image, compare the test sound pressure value with each leakage class threshold, and If the value exceeds the first-class leakage threshold, it indicates that there is leakage in the current environment, and the raw signals of the four channels are subjected to envelope cross-correlation calculation based on adaptive filtering to obtain the delay difference of each channel. In combination with the ratio of test distance and sound pressure amplitude, these are fused to calculate the three-dimensional spatial coordinates of the leak point.

好ましくは、下記のステップS5とステップS6をさらに含む。 Preferably, the following steps S5 and S6 are further included.

ステップS5:被検音圧値が一級漏洩閾値以下であり、現在の環境漏洩量が微量である場合、アレイディテクタを空間内で移動させて、被検音圧値が一級漏洩閾値を超えるようになると、ステップS4を繰り返す。 Step S5: If the sound pressure value to be tested is below the first class leakage threshold and the current amount of environmental leakage is small, move the array detector in the space so that the sound pressure value to be tested exceeds the first class leakage threshold. If so, step S4 is repeated.

ステップS6:前記3次元空間座標と画像座標をマッピング処理して、着色等高線で示された点を画像上に視認可能に重畳し、漏洩点を可視化する。 Step S6: The three-dimensional space coordinates and the image coordinates are mapped to visually superimpose the points indicated by the colored contour lines on the image, thereby visualizing the leakage points.

好ましくは、ステップS2では、4つのチャンネルの音圧特徴値を抽出することは、下記のステップS2.1~ステップS2.3を含む。
ステップS2.1:得られた4つのチャンネル電圧信号を段階的に抽出し、時間領域内で振幅の大きさに応じてソートし、振幅が最大値の80~90%であるデータセグメントを選択し、他のデータポイントを排除する。
ステップS2.2:選択済みのデータセグメントに対して3回のスプライン補間演算を行い、データサンプリングポイントを増加させる。
ステップS2.3:データの度数分布を統計して、ピーク値をこのチャンネルの電圧特徴値Uとし、電圧から音圧への変換式
を利用してこのチャンネルの音圧特徴値SPLを得る。
Preferably, in step S2, extracting the sound pressure feature values of the four channels includes the following steps S2.1 to S2.3.
Step S2.1: Extract the obtained four channel voltage signals step by step, sort them according to the amplitude size in the time domain, and select the data segment whose amplitude is 80-90% of the maximum value. , eliminate other data points.
Step S2.2: Perform three spline interpolation operations on the selected data segment to increase data sampling points.
Step S2.3: Statistically calculate the frequency distribution of the data, take the peak value as the voltage characteristic value U of this channel, and use the conversion formula from voltage to sound pressure.
is used to obtain the sound pressure feature value SPL of this channel.

好ましくは、ステップS3では、抽出した4つのチャンネルの音圧特徴値に基づいて、各漏洩等級の閾値を設定することは、下記のステップS3.1とステップS3.2を含む。
ステップS3.1:ステップS2で得られた4つのチャンネルの音圧特徴値の平均値を算出し、音圧特徴値の検出距離に伴う減衰曲線を得る。
ステップS3.2:各テスト距離で、音圧特徴値とステップS1で得られた基準音圧の設定閾値との差を計算し、基準音圧の設定閾値に差の10%、30%、50%を加算したものをそれぞれ一級漏洩閾値、二級漏洩閾値、三級漏洩閾値とし、一級漏洩閾値は漏洩無視可を表し、二級漏洩閾値は漏洩が無視できないが、すぐに修復する必要はないことを表し、三級漏洩閾値は漏洩が無視できず、直ぐに修復する必要があることを表す。
Preferably, in step S3, setting a threshold value for each leakage grade based on the extracted sound pressure feature values of the four channels includes step S3.1 and step S3.2 as described below.
Step S3.1: Calculate the average value of the sound pressure feature values of the four channels obtained in step S2, and obtain an attenuation curve according to the detection distance of the sound pressure feature value.
Step S3.2: At each test distance, calculate the difference between the sound pressure feature value and the reference sound pressure setting threshold obtained in step S1, and set the reference sound pressure setting threshold to 10%, 30%, 50% of the difference. The sum of the percentages is the first-class leak threshold, second-class leak threshold, and third-class leak threshold, respectively.The first-class leak threshold indicates that the leak can be ignored, and the second-class leak threshold indicates that the leak cannot be ignored, but there is no need to repair it immediately. The third-class leak threshold indicates that the leak cannot be ignored and must be repaired immediately.

好ましくは、ステップS4では、漏洩点の3次元空間座標を算出することは、下記のステップS4.1~ステップS4.5を含む。
ステップS4.1:ステップS2で得られた4つのチャンネルの生信号から有効データセグメントを抽出し、データポイント100個ごとに2つのデータセグメントの振幅平均値の差を比較して、パルス信号が現れたデータセグメントを見つけ、当該データセグメントの前後にある100個のデータポイントを取る。
ステップS4.2:選択済みのデータセグメントに対して包絡線を抽出し、2つのチャンネル包絡線に対して相互相関演算を行い、2つのチャンネル互相関演算式は、
であり、
ここで、x1(n)、x2(n)はそれぞれチャンネル1、チャンネル2の信号配列であり、τは遅延点数である。
ステップS4.3:適応フィルタに2つのチャンネル包絡線を入力して、チャンネルの一方に重みベクトルを割り当て、適応フィルタリングアルゴリズムに基づいて、反復誤差が最小となるまで反復誤差を算出して重み係数を常に更新し、このとき、2つのチャンネルの相関性が最大となり、このとき、ステップS4.2における式により2つのチャンネルの遅延点数を求め、特徴変換を行って着時間差を得て、それに音速を乗算して到着距離差を得る。
ステップS4.4:4つのチャンネルの音圧特徴値に対して特徴変換を行って、到着距離比を得る。
ステップS4.5:テスト距離を漏洩点の3次元空間座標の1つの成分として、リニアアレイの中心を原点として多次元スケールの球面座標の連立方程式を作成し、融合アルゴリズムを利用して3次元空間座標を求解する。
Preferably, in step S4, calculating the three-dimensional spatial coordinates of the leakage point includes the following steps S4.1 to S4.5.
Step S4.1: Extract valid data segments from the raw signals of the four channels obtained in step S2, compare the difference in amplitude average values of the two data segments for every 100 data points, and determine whether a pulse signal appears. Find the data segment and take the 100 data points before and after the data segment.
Step S4.2: Extract the envelope for the selected data segment, perform cross-correlation calculation on the two channel envelopes, and the two channel cross-correlation calculation formula is
and
Here, x 1 (n) and x 2 (n) are the signal arrays of channel 1 and channel 2, respectively, and τ is the number of delay points.
Step S4.3: Input the two channel envelopes into the adaptive filter, assign a weight vector to one of the channels, and calculate the iterative error until the iterative error is minimized to determine the weighting coefficient based on the adaptive filtering algorithm. At this time, the correlation between the two channels is the maximum, and at this time, the number of delay points of the two channels is calculated using the formula in step S4.2, the characteristic conversion is performed to obtain the arrival time difference, and the sound speed is added to it. Multiply to get the arrival distance difference.
Step S4.4: Perform feature transformation on the sound pressure feature values of the four channels to obtain the arrival distance ratio.
Step S4.5: Taking the test distance as one component of the three-dimensional spatial coordinates of the leakage point, create a simultaneous equation of multidimensional scale spherical coordinates with the center of the linear array as the origin, and use the fusion algorithm to Solve the coordinates.

好ましくは、ステップS4.4では、4つのチャンネルの音圧特徴値に対して特徴変換を行って、到着距離比を得ることは、ステップS3.1の減衰曲線を利用して、まず、音圧特徴値を1つの距離に対応させて、次に、比を算出するステップを含む。 Preferably, in step S4.4, the sound pressure feature values of the four channels are subjected to feature transformation to obtain the arrival distance ratio. The method includes associating a feature value with one distance and then calculating a ratio.

好ましくは、ステップS6におけるマッピング処理は、下記のステップS6.1~ステップS6.3を含む。
ステップS6.1:ビデオ画面を320*180個のグリッドに分割して、各画素点を各3次元空間座標に対応させる。
ステップS6.2:ビデオ画面の中心を原点として、リニアアレイの中心に対応して、基準目標を移動し、間隔点数とテスト距離とのマッピング関係を確立する。
ステップS6.3:テスト距離のマッピング関係に従って、ステップS4.5で算出された3次元空間座標を画素座標点に変換して、画面上に重畳表示する。
Preferably, the mapping process in step S6 includes the following steps S6.1 to S6.3.
Step S6.1: Divide the video screen into 320*180 grids, and make each pixel point correspond to each three-dimensional space coordinate.
Step S6.2: With the center of the video screen as the origin and corresponding to the center of the linear array, move the reference target and establish a mapping relationship between the interval points and the test distance.
Step S6.3: Convert the three-dimensional spatial coordinates calculated in step S4.5 into pixel coordinate points according to the mapping relationship of the test distance, and display them in a superimposed manner on the screen.

前記方法は、好ましくは、空間内に漏洩点が存在するが、ビデオ画面の表示範囲外であると検出した場合、測位点が画面に現れるまで左又は右へ移動して、ステップS4を行うステップをさらに含む。 The method preferably includes the step of performing step S4 by moving to the left or right until the positioning point appears on the screen if it is detected that the leak point exists in the space but is outside the display range of the video screen. further including.

好ましくは、前記4つのアナログマイクロフォンリニアアレイのサンプリング周波数が100kHzであり、前記音圧受信機は電源モジュールと無線伝送モジュールを含み、磁石により前記防護扉に吸着され、前記無線伝送モジュールによって収集した環境の背景音圧値をコンピュータに伝送する。 Preferably, the sampling frequency of the four analog microphone linear arrays is 100 kHz, and the sound pressure receiver includes a power supply module and a wireless transmission module, and is attracted to the protective door by a magnet, and the sound pressure receiver is attracted to the protective door by a magnet, and the sound pressure receiver is attached to the protective door by a magnet, and the sound pressure receiver is attached to the protective door by a magnet, and the sound pressure receiver includes a power supply module and a wireless transmission module. The background sound pressure value of is transmitted to the computer.

以上では、本発明の好ましい実施形態は図面を参照して詳細に説明されたが、本発明は上記の実施形態の詳細に制限されるものではなく、本発明の技術構想を逸脱しない限り、本発明の技術案について様々な簡単な変形を加えることができ、これらの簡単な変形はすべて本発明の特許範囲に属する。 In the above, the preferred embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the details of the embodiments described above, and the present invention is not limited to the details of the embodiments described above. Various simple modifications can be made to the technical solution of the invention, and all these simple modifications fall within the patent scope of the invention.

なお、上記の発明を実施するための形態に記載の個々の特定の技術的特徴は、矛盾しない限り、任意の適切な形態で組み合わせられてもよく、必要以上重複しないように、本発明では、各種の可能な組み合わせ方式についてさらに説明しない。 Note that the individual specific technical features described in the above-mentioned detailed description may be combined in any appropriate form as long as they do not contradict each other, and in order to avoid unnecessary duplication, in the present invention, The various possible combinations will not be further described.

また、本発明の実施例は例示的に示されていたが、当業者であれば、本発明の原理及び主旨を逸脱することなく、これらの実施例について様々な変化、修正、置換及び変形を行うことができ、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲及びその同等物により定められることが理解される。 Further, although the embodiments of the present invention have been shown by way of example, those skilled in the art will be able to make various changes, modifications, substitutions, and variations in these embodiments without departing from the principles and spirit of the present invention. It is understood that the scope of the invention is defined by the appended claims and their equivalents.

Claims (14)

漏洩点位置のアクティブ検出方法であって、
防護扉の4隅に配置された音圧受信機によって、現在の環境の背景音圧値を検出し、前記4つの背景音圧値の平均値を基準音圧の設定閾値とするステップS1と、
前記防護扉の一方側に配置されたパルス超音波発生器によって所定時間ごとにパルス超音波信号を送信し、様々な検出距離でアレイディテクタによって4つのチャンネルの生信号をそれぞれ収集し、前記4つのチャンネルの生信号を4つのチャンネル電圧信号に変換し、前記4つのチャンネル電圧信号に基づいて4つのチャンネルの音圧特徴値を抽出し、前記防護扉に関する映像及びテスト距離を収集するステップS2と、
抽出した4つのチャンネルの音圧特徴値及び前記基準音圧の設定閾値に基づいて、各漏洩等級の閾値を設定するステップS3と、
前記防護扉の他方側において前記アレイディテクタを利用して映像のガイドラインに沿って移動させて音圧値を検出し、4つのチャンネルの被検音圧値を取得し、前記4つのチャンネルの被検音圧値の平均値を各漏洩等級の閾値と比較して、前記被検音圧値の平均値が一級漏洩閾値を超えた場合、前記現在の環境に漏洩が存在することを示し、前記4つのチャンネルの生信号に適応フィルタリングに基づくエンベロープ相互相関演算を行って、前記4つのチャンネルのうちの3つのチャンネルと残りの1つのチャンネルとの間の3つの遅延差を得て、前記テスト距離及び前記4つのチャンネルの被検音圧値と組み合わせて、これらを融合して漏洩点の3次元空間座標を算出するステップS4と、を含む、ことを特徴とする漏洩点位置のアクティブ検出方法。
An active detection method for a leak point location, the method comprising:
A step S1 in which a background sound pressure value of the current environment is detected by sound pressure receivers placed at four corners of the protective door, and the average value of the four background sound pressure values is set as a reference sound pressure threshold;
A pulsed ultrasonic generator placed on one side of the protective door transmits a pulsed ultrasonic signal at predetermined time intervals, and raw signals of four channels are collected by an array detector at various detection distances. Step S2 of converting raw signals of channels into four channel voltage signals, extracting sound pressure feature values of four channels based on the four channel voltage signals, and collecting an image and a test distance regarding the protective door;
Step S3 of setting a threshold value for each leakage class based on the extracted sound pressure characteristic values of the four channels and the set threshold value of the reference sound pressure;
On the other side of the protective door, the array detector is moved along the video guideline to detect sound pressure values, and the sound pressure values of the four channels are obtained, and the sound pressure values of the four channels are detected. The average value of the sound pressure values is compared with the threshold value of each leakage class, and if the average value of the sound pressure values to be tested exceeds the first class leakage threshold, it indicates that a leak exists in the current environment, and An envelope cross-correlation operation based on adaptive filtering is performed on the raw signals of the two channels to obtain three delay differences between three of the four channels and the remaining one channel, and the test distance and A method for active detection of a leak point position, comprising: step S4 of calculating three-dimensional spatial coordinates of a leak point by combining and fusing these with the sound pressure values to be tested of the four channels.
前記被検音圧値が前記一級漏洩閾値以下であり、前記現在の環境の漏洩量が微量である場合、前記アナログマイクロフォンリニアアレイを空間内で移動させて、被検音圧値が前記一級漏洩閾値を超えるようになると、ステップS4を繰り返すステップS5と、
前記3次元空間座標と画像座標をマッピング処理して、着色等高線で示された点を前記映像上に視認可能に重畳し、漏洩点を可視化するステップS6と、をさらに含む、ことを特徴とする請求項1に記載の漏洩点位置のアクティブ検出方法。
If the sound pressure value to be tested is below the first class leakage threshold and the amount of leakage in the current environment is small, the analog microphone linear array is moved in space so that the sound pressure value to be tested is equal to or less than the first class leakage threshold. Step S5 of repeating step S4 when the threshold value is exceeded;
The method further includes a step S6 of mapping the three-dimensional space coordinates and image coordinates to visibly superimpose points indicated by colored contour lines on the image to visualize leak points. The active detection method of a leak point position according to claim 1.
ステップS2では、4つのチャンネルの音圧特徴値を抽出することは、
シグナルコンディショニングされた4つのチャンネル電圧信号を段階的に抽出し、チャンネル電圧信号ごとに、時間領域内で振幅の大きさに応じてソートし、振幅が最大値の80~90%であるデータセグメントを選択し、前記チャンネル電圧信号のそれぞれに対応する有効データセグメントを形成するステップS2.1と、
選択済みの有効データセグメントごとに3回のスプライン補間演算を行い、データサンプリングポイントを増加させるステップS2.2と、
データの度数分布を統計して、前記有効データセグメントのそれぞれのピーク値を対応するチャンネルの電圧特徴値Uとし、電圧から音圧への変換式
を利用して前記対応するチャンネルの音圧特徴値SPLを得るステップS2.3と、を含むことを特徴とする請求項2に記載の漏洩点位置のアクティブ検出方法。
In step S2, extracting the sound pressure feature values of the four channels is as follows:
The signal-conditioned four channel voltage signals are extracted step by step, and for each channel voltage signal, they are sorted according to the magnitude of the amplitude in the time domain, and the data segments whose amplitude is 80-90% of the maximum value are extracted. step S2.1 of selecting and forming valid data segments corresponding to each of said channel voltage signals;
step S2.2 of increasing the data sampling points by performing three spline interpolation operations for each selected valid data segment;
The frequency distribution of the data is statisticized, each peak value of the valid data segment is taken as the voltage characteristic value U of the corresponding channel, and the conversion formula from voltage to sound pressure is calculated.
3. The active detection method of a leak point position according to claim 2, further comprising step S2.3 of obtaining the sound pressure characteristic value SPL of the corresponding channel using .
ステップS3では、抽出した4つのチャンネルの音圧特徴値及び前記基準音圧の設定閾値に基づいて、各漏洩等級の閾値を設定することは、
ステップS2で得られた前記4つのチャンネルの音圧特徴値の平均値を算出し、音圧特徴値のテスト距離に伴う減衰曲線を得るステップS3.1と、
各テスト距離で、音圧特徴値とステップS1で得られた前記基準音圧の設定閾値との差を計算し、基準音圧の設定閾値に差の10%、30%、50%を加算したものをそれぞれ一級漏洩閾値、二級漏洩閾値、三級漏洩閾値とするステップであって、前記一級漏洩閾値は漏洩無視可を表し、前記二級漏洩閾値は漏洩が無視できないが、すぐに修復する必要はないことを表し、前記三級漏洩閾値は漏洩が無視できず、直ぐに修復する必要があることを表すステップS3.2と、を含むことを特徴とする請求項3に記載の漏洩点位置のアクティブ検出方法。
In step S3, setting a threshold value for each leakage grade based on the extracted sound pressure feature values of the four channels and the set threshold value of the reference sound pressure includes:
Step S3.1 of calculating the average value of the sound pressure feature values of the four channels obtained in step S2 and obtaining an attenuation curve of the sound pressure feature value with the test distance;
At each test distance, the difference between the sound pressure feature value and the reference sound pressure setting threshold obtained in step S1 was calculated, and 10%, 30%, and 50% of the difference were added to the reference sound pressure setting threshold. a first-class leakage threshold, a second-class leakage threshold, and a third-class leakage threshold, respectively, the first-class leakage threshold indicating that leakage can be ignored, and the second-class leakage threshold indicating that leakage cannot be ignored but must be repaired immediately. 4. The leak point location according to claim 3, characterized in that the step S3.2 represents that there is no need, and the third-class leakage threshold represents that the leakage cannot be ignored and needs to be repaired immediately. active detection method.
ステップS4では、これらを融合して漏洩点の3次元空間座標を算出することは、
ステップS2で得られた前記4つのチャンネルの生信号から、対応する有効データセグメントを抽出し、データポイント100個ごとに同一の有効データセグメントにおける2つのデータセグメントの振幅平均値の差を比較して、パルス信号が現れたデータセグメントを見つけ、当該データセグメントの前後にある100個のデータポイントを取るステップS4.1と、
選択済みのデータセグメントごとに包絡線を抽出し、2つのチャンネル包絡線に対して相互相関演算を行うステップであって、2つのチャンネルの相互相関演算式は、
であり、
ここで、xi(n)、xj(n)はそれぞれチャンネルi、チャンネルjの信号配列であり、i、j=1、2、3、4でかつiとjは等しくなく、τは遅延点数であるステップS4.2と、
適応フィルタに前記2つのチャンネル包絡線を入力して、チャンネルの一方に重みベクトルを割り当て、適応フィルタリングアルゴリズムに基づいて、反復誤差を算出して、反復誤差が最小となるまで重み係数を常に更新し、このとき、2つのチャンネルの相関性が最大となり、ステップS4.2における式により前記2つのチャンネルの遅延点数を求め、前記3つのチャンネルと前記残りの1つのチャンネルの3つの遅延点数を取得した場合に前記3つの遅延点数に対して特徴変換を行って3つの到着時間差を得て、次に、前記3つの到着時間差のそれぞれに音速を乗算して3つの到着距離差を得るステップS4.3と、
4つのチャンネルの被検音圧値に対して特徴変換を行って、3つの到着距離比を得るステップS4.4と、
テスト距離を前記漏洩点の3次元空間座標の1つの成分として、前記3つの到着距離差に基づいて前記リニアアレイの中心を原点とした前記3次元空間座標についての第1球面座標連立方程式を作成し、前記3つの到着距離比に基づいて前記リニアアレイの中心を原点とした前記3次元空間座標についての第2球面座標連立方程式を作成し、前記第1球面座標連立方程式と前記第2球面座標連立方程式の結果から、融合アルゴリズムを利用して前記3次元空間座標を求解するステップS4.5と、を含む、ことを特徴とする請求項4に記載の漏洩点位置のアクティブ検出方法。
In step S4, calculating the three-dimensional spatial coordinates of the leak point by merging these
Corresponding valid data segments are extracted from the raw signals of the four channels obtained in step S2, and the difference in amplitude average values of two data segments in the same valid data segment is compared for every 100 data points. , step S4.1 of finding a data segment in which a pulse signal appears and taking 100 data points before and after the data segment;
A step of extracting an envelope for each selected data segment and performing a cross-correlation calculation on the two channel envelopes, the cross-correlation calculation formula for the two channels being as follows:
and
Here, x i (n) and x j (n) are the signal arrays of channel i and channel j, respectively, i, j = 1, 2, 3, 4, and i and j are not equal, and τ is the delay Step S4.2, which is the score;
Input the two channel envelopes into the adaptive filter, assign a weight vector to one of the channels, calculate the iteration error based on the adaptive filtering algorithm, and constantly update the weight coefficient until the iteration error is minimized. , At this time, the correlation between the two channels is maximum, and the number of delay points of the two channels is calculated using the formula in step S4.2, and three delay points of the three channels and the remaining one channel are obtained. Step S4.3: perform feature transformation on the three delay points to obtain three arrival time differences, and then multiply each of the three arrival time differences by the speed of sound to obtain three arrival distance differences. and,
step S4.4 of performing feature transformation on the tested sound pressure values of the four channels to obtain three arrival distance ratios;
With the test distance as one component of the three-dimensional spatial coordinates of the leak point, a first simultaneous spherical coordinate equation is created for the three-dimensional spatial coordinates with the center of the linear array as the origin based on the three arrival distance differences. Then, based on the three arrival distance ratios, a second simultaneous spherical coordinate equation is created for the three-dimensional spatial coordinates with the center of the linear array as the origin, and the first simultaneous spherical coordinate equation and the second spherical coordinate are 5. The active detection method of a leak point position according to claim 4, further comprising the step of solving the three-dimensional spatial coordinates using a fusion algorithm from the results of the simultaneous equations.
ステップS4.4では、4つのチャンネルの被検音圧値に対して特徴変換を行って、3つの到着距離比を得ることは、
ステップS3.1で得られた前記減衰曲線を利用して、まず、前記4つのチャンネルの被検音圧値を対応する4つの距離に変換し、次に、前記4つの距離のうち前記3つのチャンネルに対応する3つの距離それぞれと前記残りの1つのチャンネルに対応する別の距離との比を算出するステップを含む、ことを特徴とする請求項5に記載の漏洩点位置のアクティブ検出方法。
In step S4.4, performing feature transformation on the test sound pressure values of the four channels to obtain three arrival distance ratios is as follows:
Using the attenuation curve obtained in step S3.1, first convert the test sound pressure values of the four channels into four corresponding distances, and then convert the three of the four distances. 6. The active detection method of a leak point position according to claim 5, further comprising the step of calculating a ratio between each of the three distances corresponding to a channel and another distance corresponding to the remaining one channel.
ステップS6におけるマッピング処理は、
ビデオ画面を320*180個のグリッドに分割して、各画素点を各3次元空間座標に対応させるステップS6.1と、
前記ビデオ画面の中心を原点として、前記原点を前記リニアアレイの中心にマッピングさせ、基準目標を移動し、前記ビデオ画面における横座標軸方向又は縦座標軸方向の単位距離に対応する画素数である間隔点数とテスト距離とのマッピング関係を確立するステップS6.2と、
確立したマッピング関係に従って、ステップS4.5で算出された3次元空間座標を画素座標点に変換し、前記画素座標点を画面上に重畳表示するステップS6.3と、を含む、ことを特徴とする請求項6に記載の漏洩点位置のアクティブ検出方法。
The mapping process in step S6 is
step S6.1 of dividing the video screen into 320*180 grids and making each pixel point correspond to each three-dimensional space coordinate;
With the center of the video screen as the origin, the origin is mapped to the center of the linear array, a reference target is moved, and an interval point number is the number of pixels corresponding to a unit distance in the abscissa axis direction or the ordinate axis direction in the video screen. step S6.2 of establishing a mapping relationship between and a test distance;
Converting the three-dimensional space coordinates calculated in step S4.5 into pixel coordinate points according to the established mapping relationship, and step S6.3 superimposing and displaying the pixel coordinate points on the screen. The active detection method of a leak point position according to claim 6.
空間内に漏洩点が存在するが、ビデオ画面の表示範囲外であると検出した場合、測位点が画面に現れるまで左又は右へ移動して、ステップS4を行うステップをさらに含む、ことを特徴とする請求項7に記載の漏洩点位置のアクティブ検出方法。 If it is detected that the leakage point exists in the space but is outside the display range of the video screen, the method further includes the step of moving left or right until the positioning point appears on the screen and performing step S4. The active detection method for a leak point position according to claim 7. 前記アレイディテクタは、4つのアナログマイクロフォンからなるリニアアレイと、コンピュータ処理ユニットと、シグナルコンディショニング回路基板と、カメラモジュールと、測距モジュールと、を含む、ことを特徴とする請求項1に記載の漏洩点位置のアクティブ検出方法。 The leak of claim 1, wherein the array detector includes a linear array of four analog microphones, a computer processing unit, a signal conditioning circuit board, a camera module, and a ranging module. Active detection method for point positions. 前記4つのアナログマイクロフォンからなるリニアアレイのサンプリング周波数が100kHzであり、前記音圧受信機は電源モジュールと無線伝送モジュールを含み、磁石により前記防護扉に吸着される、ことを特徴とする請求項9に記載の漏洩点位置のアクティブ検出方法。 Claim 9, wherein the sampling frequency of the linear array consisting of the four analog microphones is 100 kHz, and the sound pressure receiver includes a power supply module and a wireless transmission module, and is attracted to the protective door by a magnet. Active detection method for leak point location described in . 前記4つの背景音圧値の平均値を基準音圧の設定閾値とする前記ステップは、4つの背景音圧値の波動が予め設定された範囲である場合に実行される、ことを特徴とする請求項1に記載の漏洩点位置のアクティブ検出方法。 The step of setting the average value of the four background sound pressure values as a reference sound pressure setting threshold is carried out when the waves of the four background sound pressure values are within a preset range. The active detection method of a leak point position according to claim 1. 漏洩点位置のアクティブ検出システムであって、
防護扉の4隅に配置されて、現在の環境の背景音圧値を検出し、前記4つの背景音圧値の平均値を基準音圧の設定閾値とする4つの音圧受信機と、
前記防護扉の一方側に配置されて、所定時間ごとにパルス超音波信号を送信するパルス超音波発生器と、
様々な検出距離で4つのチャンネルの生信号を収集し、前記4つのチャンネルの生信号を4つのチャンネル電圧信号に変換し、前記4つのチャンネル電圧信号に基づいて4つのチャンネルの音圧特徴値を抽出し、前記防護扉に関する映像及びテスト距離を収集するアレイディテクタと、
抽出した4つのチャンネルの音圧特徴値及び前記基準音圧の設定閾値に基づいて、各漏洩等級の閾値を設定する設定装置と、を含み、
前記アレイディテクタはさらに、前記防護扉の他方側において前記映像のガイドラインに沿って音圧値を検出し、4つのチャンネルの被検音圧値を取得し、前記4つのチャンネルの被検音圧値の平均値を各漏洩等級の閾値と比較して、前記被検音圧値の平均値が一級漏洩閾値を超えた場合、前記現在の環境に漏洩が存在することを示し、前記4つのチャンネルの生信号に適応フィルタリングに基づくエンベロープ相互相関演算を行って、前記4つのチャンネルのうちの3つのチャンネルと残りの1つのチャンネルとの間の3つの遅延差を得て、前記テスト距離及び前記4つのチャンネルの被検音圧値と組み合わせて、これらを融合して漏洩点の3次元空間座標を算出することに用いられる、ことを特徴とする漏洩点位置のアクティブ検出システム。
An active detection system for leak point location, the system comprising:
four sound pressure receivers arranged at four corners of the protective door to detect a background sound pressure value of the current environment and set an average value of the four background sound pressure values as a reference sound pressure setting threshold;
a pulsed ultrasonic generator that is placed on one side of the protective door and transmits a pulsed ultrasonic signal at predetermined time intervals;
Collect raw signals of four channels at various detection distances, convert the raw signals of the four channels into four channel voltage signals, and calculate the sound pressure feature values of the four channels based on the four channel voltage signals. an array detector that extracts and collects images and test distances regarding the protective door;
a setting device that sets a threshold value for each leakage class based on the extracted sound pressure characteristic values of the four channels and the set threshold value of the reference sound pressure,
The array detector further detects sound pressure values along the guidelines of the image on the other side of the protective door, obtains the sound pressure values of the four channels, and detects the sound pressure values of the four channels. If the average value of the tested sound pressure values exceeds the first class leakage threshold, it indicates that a leak exists in the current environment, and An envelope cross-correlation operation based on adaptive filtering is performed on the raw signal to obtain three delay differences between three of the four channels and the remaining one channel, and the test distance and the four What is claimed is: 1. An active detection system for a leak point position, characterized in that the active detection system is used to calculate three-dimensional spatial coordinates of a leak point by combining and fusing these with a sound pressure value to be tested of a channel.
前記アレイディテクタは、4つのアナログマイクロフォンからなるリニアアレイと、コンピュータ処理ユニットと、シグナルコンディショニング回路基板と、カメラモジュールと、測距モジュールと、を含む、ことを特徴とする請求項11に記載の漏洩点位置のアクティブ検出システム。 12. The leak of claim 11, wherein the array detector includes a linear array of four analog microphones, a computer processing unit, a signal conditioning circuit board, a camera module, and a ranging module. Active detection system for point position. 前記4つのアナログマイクロフォンリニアアレイのサンプリング周波数が100kHzであり、前記音圧受信機は電源モジュールと無線伝送モジュールを含み、磁石により前記防護扉に吸着される、ことを特徴とする請求項13に記載の漏洩点位置のアクティブ検出システム。 14. The sampling frequency of the four analog microphone linear arrays is 100kHz, the sound pressure receiver includes a power supply module and a wireless transmission module, and is attracted to the protective door by a magnet. Active detection system for leak point location.
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