RU2117271C1

RU2117271C1 - Device for leakage detection

Info

Publication number: RU2117271C1
Authority: RU
Inventors: Александр Михайлович Шанаурин; Георгий Иванович Кравченко; Владимир Борисович Харитонов
Original assignee: Александр Михайлович Шанаурин
Priority date: 1991-12-24
Filing date: 1991-12-24
Publication date: 1998-08-10

Abstract

FIELD: non-destructive flaw detection using acoustic methods. SUBSTANCE: device has serial circuit of microphone 1, amplifier 2, band-pass filter unit 3, threshold gate 9 and indicator 10. Goal of invention is achieved by introduced serial circuit of minimal-amplitude clipper 4 with controlled clipping unit, pulse duration selector 7 and frequency- pulse detector 8 which are inserted between output of band-pass filter unit 3 and input of threshold gate. In addition device has amplitude detector 6 and low-pass filter 5. Input of amplitude 6 is connected to output of band-pass filter unit 3. Output of amplitude detector 6 is connected to input of low-pass filter 5, which output is connected to control input of amplitude clipper 4. EFFECT: increased functional capabilities. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области неразрушающего контроля акустическими методами и может быть использовано для обнаружения течи на поверхности контролируемого изделия. The invention relates to the field of non-destructive testing by acoustic methods and can be used to detect leaks on the surface of the controlled product.

Из уровня техники известно устройство для обнаружения течи, содержащее микрофон, усилитель, фильтр, детектор, усилитель мощности, индикатор [1]. The prior art device for detecting leaks containing a microphone, amplifier, filter, detector, power amplifier, indicator [1].

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Акустический сигнал от течи преобразуется микрофоном в электрический, усиливается, из него с помощью детектора выделяется сигнал огибающей, который усиливается и сравнивается с порогом. Превышению порога соответствует срабатывание индикатора. The acoustic signal from the leak is converted by the microphone into an electric one, amplified, an envelope signal is extracted from it with the help of the detector, which is amplified and compared with the threshold. Exceeding the threshold corresponds to the operation of the indicator.

Известно также устройство для обнаружения течи, содержащее микрофон, усилитель, детектор, три пороговых устройства, одно из которых подключено к выходу детектора через блок интегрирования, логический блок и индикаторное устройство [2]. A leak detection device is also known, comprising a microphone, an amplifier, a detector, three threshold devices, one of which is connected to the detector output through an integration unit, a logic unit, and an indicator device [2].

Акустический сигнал от течи преобразуется в постоянный ток, подается на первое и второе пороговое устройства и через блок интегрирования на третье пороговое устройство. Индикаторное устройство срабатывает по результатам логического анализа выходных сигналов пороговых устройств. The acoustic signal from the leak is converted to direct current, supplied to the first and second threshold devices and through the integration unit to the third threshold device. The indicator device is triggered by the results of a logical analysis of the output signals of threshold devices.

Недостатком известных устройств является недостаточная чувствительность при обнаружении течей, истечение газа из которых происходит без образования турбулентности или сопровождается слабой турбулентностью. Это объясняется тем, что в известных решениях анализируется огибающая сигнала в целом или обусловленная турбулентностью ее низкочастотная часть, содержащая большое количество помех. A disadvantage of the known devices is the lack of sensitivity in detecting leaks, the outflow of gas from which occurs without the formation of turbulence or is accompanied by weak turbulence. This is due to the fact that the known solutions analyze the envelope of the signal as a whole or its low-frequency part, containing a large amount of interference, due to turbulence.

Задачей изобретения является повышение чувствительности при заданной вероятности ошибки обнаружения течей. The objective of the invention is to increase the sensitivity for a given probability of leak detection errors.

Поставленная задача решается тем, что устройство для обнаружения течи, содержащее последовательно включенные микрофон, усилитель, блок полосовых фильтров, пороговое устройство и индикатор, дополняется последовательно включенными ограничителем снизу с регулируемым порогом, селектором импульсов по длительности и частотно-импульсным детектором, подключенными между выходом блока полосовых фильтров и входом порогового устройства, а также амплитудным детектором и фильтром низкой частоты, причем вход амплитудного детектора соединен с выходом блока полосовых фильтров, выход амплитудного детектора - с входом фильтра низкой частоты, а выход последнего - с входом управления ограничителя снизу с регулируемым порогом. The problem is solved in that a leak detection device containing a microphone, an amplifier, a bandpass filter unit, a threshold device and an indicator is supplemented by a sequentially connected bottom limiter with an adjustable threshold, a pulse selector in duration and a pulse-frequency detector connected between the block output bandpass filters and the input of the threshold device, as well as an amplitude detector and a low-pass filter, and the input of the amplitude detector is connected to Odom bandpass filters block the amplitude detector output - to an input of a low pass filter and the output of the latter - a limiter control input bottom with an adjustable threshold.

Предлагаемое решение позволяет выделить быстроосциллирующую часть огибающей сигнала и после соответствующей ее обработки сравнить с порогом. Это повышает чувствительность при обнаружении течей при заданной вероятности ошибки, так как фиксируются не только течи, сопровождающиеся возникновением сильных турбулентностей, но и течи со слабой турбулентностью или даже при отсутствии таковой. В наибольшей мере преимущества изобретения реализуются при большой полосе пропускания тракта до ограничителя, например при полосе 25 - 60 кГц. При такой полосе в огибающей присутствуют не только медленно меняющиеся составляющие, которые обусловлены турбулентностью, но и быстроосциллирующие составляющие, которые вызваны трением газа о стенки отверстия и рядом других причин. The proposed solution makes it possible to isolate the rapidly oscillating part of the signal envelope and, after its corresponding processing, to compare with the threshold. This increases the sensitivity when leaks are detected for a given error probability, since not only leaks accompanied by the appearance of strong turbulences are recorded, but also leaks with weak turbulence or even in the absence thereof. To the greatest extent, the advantages of the invention are realized with a large bandwidth of the path to the limiter, for example, with a band of 25-60 kHz. With such a band, the envelope contains not only slowly varying components, which are caused by turbulence, but also rapidly oscillating components, which are caused by gas friction against the walls of the hole and a number of other reasons.

В предлагаемом устройстве для обнаружения течи сочетаются известные элементы, однако их взаимосвязь позволяет получить новый неожиданный эффект. In the proposed device for detecting leaks, known elements are combined, however, their relationship allows you to get a new unexpected effect.

Прибор, выполненный на основе предлагаемого решения, обладает высокой чувствительностью при обнаружении течей с заданной ошибкой за счет того, что анализируется быстроосциллирующая часть огибающей сигнала. The device, made on the basis of the proposed solution, has high sensitivity for detecting leaks with a given error due to the fact that the rapidly oscillating part of the signal envelope is analyzed.

На чертеже изображена функциональная схема устройства для обнаружения течи. The drawing shows a functional diagram of a device for detecting leaks.

Устройство содержит микрофон 1, усилитель 2, блок полосовых фильтров 3, ограничитель снизу с регулируемым порогом 4, фильтр низкой частоты 5, амплитудный детектор 6, селектор импульсов по длительности 7, частотно-импульсный детектор 8, пороговое устройство 9 и индикатор 10. The device includes a microphone 1, an amplifier 2, a block of band-pass filters 3, a lower limiter with an adjustable threshold 4, a low-pass filter 5, an amplitude detector 6, a pulse selector for duration 7, a pulse-frequency detector 8, a threshold device 9, and an indicator 10.

Работает устройство следующим образом. The device operates as follows.

Акустический сигнал с помощью микрофона 1 преобразуется в электрический, усиливается и подвергается частотной селекции в блоке полосовых фильтров 3. Блоки 4 - 6 совместно осуществляют ограничение сигнала снизу со следящим порогом. Напряжение следящего порога формируется амплитудным детектором 6 и фильтром низкой частоты 5 и подается на вход управления ограничителя 4. Порог таким образом представляет собой медленно меняющуюся часть огибающей сигнала. Ограничение снизу с подобным порогом позволяет выделить из огибающей сигнала быстроосциллируюущую часть и одновременно отсеять импульсы с малой амплитудой. The acoustic signal with the help of a microphone 1 is converted into an electric signal, amplified and subjected to frequency selection in the block of band-pass filters 3. Blocks 4 - 6 together limit the signal from below with a tracking threshold. The voltage of the tracking threshold is generated by an amplitude detector 6 and a low-pass filter 5 and is fed to the control input of the limiter 4. The threshold thus represents a slowly changing part of the envelope of the signal. The lower limit with a similar threshold makes it possible to isolate the rapidly oscillating part from the envelope of the signal and simultaneously sift pulses with a small amplitude.

На выходе ограничителя наблюдается последовательность импульсов с различными амплитудами и длительностями. Селектор импульсов по длительности 7 устраняет из нее короткие импульсы. Полученную последовательность частотно-импульсный детектор 8 превращает в постоянное напряжение, пропорциональное частоте повторения импульсов. Если это напряжение в пороговом устройстве 9 превышает заданный порог, срабатывает индикатор 10. At the output of the limiter, a sequence of pulses with different amplitudes and durations is observed. A pulse selector of duration 7 eliminates short pulses from it. The resulting sequence of a pulse-frequency detector 8 turns into a constant voltage proportional to the pulse repetition rate. If this voltage in the threshold device 9 exceeds a predetermined threshold, the indicator 10 is activated.

На основе прелагаемого устройства разработано несколько модификаций (1Ч-201) течеискателей, обладающих высокой в сравнении с аналогами чувствительностью при заданных ошибках обнаружения, и начат их серийный выпуск. Приборы предназначены для выявления малых утечек воздуха в тормозной магистрали железнодорожных поездов, утечек газа в газовых магистралях и утечек фреона в холодильных установках. Чувствительность одного из них (1Ч-201) при прочих равных условиях оказалась в несколько раз выше в сравнении с течеискателем LDE-10 шведской фирмы SPM. Based on the proposed device, several modifications (1CH-201) of leak detectors have been developed, which have a high sensitivity compared to analogs for given detection errors, and their serial production has begun. The devices are designed to detect small air leaks in the brake line of railway trains, gas leaks in gas lines and freon leaks in refrigeration units. The sensitivity of one of them (1CH-201), ceteris paribus, was several times higher in comparison with the leak detector LDE-10 of the Swedish company SPM.

Claims

A device for detecting a leak, containing a microphone, amplifier, threshold element and indicator in series, characterized in that it is equipped with a bandpass filter unit connected between the amplifier output and the threshold element input, series-connected with an amplitude limiter to a minimum with an adjustable level of restriction, a pulse selector for duration and frequency-pulse detector connected between the output of the bandpass filter block and the input of the threshold element, as well as the amplitude detector m and a low-pass filter, and the input of the amplitude detector is connected to the output of the bandpass filter block, the output of the amplitude detector is connected to the output of the low-pass filter, and the output of the latter is connected to the control output of the amplitude limiter to a minimum.