Способ определения координат течи контролируемого объекта и устройство для его осуществления Советский патент 1984 года по МПК G01M3/24 

выходы компараторов соединены с управляющими входами дополнительных коммутаторов, входы которых также соединены с выходами преобразователей, а выходы подключены к входам других регулируемых усилителей соответствующего канала.

1. Способ определения координат течи контролируемого объекта, заключающийся в том, что ультразвуковые колебания, генерируемые течью, принимают системой преобразователей, установленных на периферии объекта, усиливают сигналы от них, измеряют отношения принятых сигналов и по ним определяют координаты течи, отличающийс я тем,, что, с целью повьшения чувствительности и снижения погрешности определения координат,сначала определяют местоположение акустического центра объекта, в котором устанавливают преобразователь, а затем измеряют отношение сигналов,принятых от преобразователя из акустического центра и от ближайшего к течи преобразователя, установленного на периферии объекта. 2. Устройство определения коорди- нат течи контролируемого объекта, содержащее канал, включающий два преобразователя, устанавливаемых на одной оси контролируемого объекта, два регулируемых усилителя,коммутатор, блок измерения отношения сигналов, блок управления коммутатором, блок определения координаты и индикатор координаты, который соединен с выходом блока определения координаты, вход последнего соединен с входом блока управления коммутатором и выходом блока измерения отношения сигналов, входы которого соеi динены с входами коммутатора и выходами соответствуюшд1х регулируемых (Л усилителей, управляющие входы которых соединены с выходом коммутатора, а управляющий вход последнего соединен с выходом блока управления коммутатором, отличающееся тем, что, с целью повышения о чувствительности и снижения погреш00 ности определения координат, оно снабжено вторым идентичным каналом, Oi преобразователи которого расположены диаметрально по периферии на со другой.оси контролируемого объекта, генератором шума с преобразователем, который предназначен для установки непосредственно или через волновод в акустическом центре объекта и выход которого подключен к входу одного из регулируемых усилителей обоих каналов, двумя дополнительными коммутаторами и двумя компараторами причем входы последних соединены с выходами соответствующей пары преобразователей, устанавливаемых на контролируемой поверхности объекта.

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к способам и устройствам для испытания объектов (изделий) на герметичность, и предназначено для определе ния наличия и координат течи жидкости или газа при испытаниях или эксплуатации теплообменных аппаратов энергетических установок. Известен способ определения координат течи контролируемого объект заключающийся в том, что принимают сигналы системой преобразователей, усиливают их и измеряют разность времен прихода этих сигналов на каждый преобразователь, по которой судят о местоположении источника сигнала 1 }. Однако известный способ не позподяет определять координаты неточника непрерьшного сигнала, генерируемого течью. Наиболее близким к предлагаемому является способ определения координат течи контролируемого объекта, заключающийся в том, что ультразвуковые колебания, генерируемые течью принимают системой преобразователей установленных на периферии объекта усиливают сигналы от них, измеряют отношения ПРИНЯТЫХ сигналов и по ним определяют координаты течи С2J Недостаток указанного способа заключается в том, что он не позволяет обеспечить высокую чувствитель ность и приемлемую точность при определении координат течи, особенно в объектах, имеющих слржную конфигурацию, например, труба - трубная доска теплообменного аппарата. Наиболее близким к предлагаемому является устройство определения координат течи контролируемого объект содержащее канал, включающий два преобразователя, устанавливаемых на одной оси контролируемого объекта, два регулируемых усилителя, коммутатор, блок измерения отношения сигналов, блок управления коммутатором, блок определения координаты и индикатор координаты, который соединен с выходом блока определения координаты, вход последнего соединен с входом блока управления коммутатором и выходом блока измерения отношения сигналов, входы которого соединены с входами KoiviMyTaTopa и выходами соответствуюшз х регулируемых усилителей, управляющие входы которых соединены с выходом коммутатора, а управляющий вход последнего соединен с выходом блока управления коммутатором C3J. Устройство характеризуется малой чувствительностью и недостаточной точностью определения координаты течи контролируемого объекта. Цель изобретения - повышение чувствительности и снизкение погрешности определения координат течи контролируемого объекта. Указанная цель достигается тем, что согласно способу определения координат течи контролируемого объекта, заключающемуся в том, что ультразвуковые колебания, генерируемые течью, принимают системой преобразователей, установленных на периферии объекта, усиливают сигналы от них, измеряют отношения принятых сигналов и по ним определяют координаты течи, сначала определяют местоположение акустического центра объекта, в котором устанавливают преобразователь, а затем измеряют отношение сигналов, принятых от преобразователя из акустического центра и от ближайшего к течи преобразователя, установленного на периферии объекта. Устройство определения координат течи контролируемого объекта, содержащее канал, включающий два преобразователя, устанавливаемых на одной оси контролируемого объекта два регулируемых усилителя, коммутатор, блок измерения отношения сигналов, блок управления коммутатором, блок определения координаты и индикатор координаты, который соединен с выходом блока определения координаты-, вход последнего соединен с входом блока управления коммутатором и выходом блока измерения отношения сигналов, входы которого сое динены с входами коммутатора и выходами соответствующих регулируемых усилителей, управляющие входы которых соединены с выходом коммутатора, а управляющий вход последнего соединен с выходом блока управления коммутатором, снабжено вторым вдентичным каналом, преобразователи которог расположены диаметрально по периферии на другой оси контролируемого объекта, генератором шума с преобразователем, который предназначен для установки непосредственно или через волновод в акустическом центре объек та и выход которого подключен к входу одного из регулируемых усилителей обоих каналов, двумя дополнительными коммутаторами и двумя компа раторами, причем входы последних соединены с выходами соответствующей пары преобразователей, устанавливаемьк на контролируемой поверхности объекта, выходы компараторов соединены с управляющими входами дополнительных коммутаторов, входы которы также соединены с выходами преобразо вателей, а выходы подключены к входам других регулируемых усилителей соответствующего канала. На чертеже показана структурная схема устройства для осуществления способа определения координат течи Устройство содержит канал (не показан) , в который.входят два преобразователя 1 и 2, устанавливаемые на одной оси контролируемого объекта 3, два регулируемых усилителя 4 и 5, коммутатор 6, блок 7 измерения отношения сигналов, блок 8 управления коммутатором 6, блок 9 определения координаты и индикатор 10 координаты который соединен с выходом блока 9 определения координаты, вход последнего соединен с входом блока 3 управ ления коммутатором 6 и выходом блока 7 измерения отношения сигналов, входы которого соединены с входами коммутатора 6 и выходами соответствующих регулируемых усилителей 4 и 5, управляющие входы которых соединены с выходом коммутатора 6, а управляющий вход последнего соединен с выходом блока 8 управления коммутатором 6, при этом в устройство входит второй идентичный канал (не показан), преобразователи 11 и 12 которого расположены диаметрально по периферии на оси контролируемого объекта 3, кроме того в устройство входят генератор 13 шума с преобразователем 14, который предназначен для установки непосредственно или через волновод 15 в акустическом центре объекта 3 и выход которого подключен к входу одного из регулируемых усилителей 5, обеих каналов, два дополнительных коммутатора 16 и 17 и два компаратора 18 и 19, входы последних соединены с выходами соответствующей пары преобразователей 1 и 2 или 11 и 12, устанавливаемых на контролируемой поверхности объекта 3, а выходы компараторов 18 и 19 соединены с управляющими входами дополнительных коммутаторов 16 и 17, входы которых также соединены с выходами преобразователей 1, 2 и 11, 12, а выходы подключены к входам других регулируемых усилителей 4 и 20 соответствующего канала. Генератор 13 шума подключается к преобразователю 14 при необходимости определения местоположения акустического центра объекта 3. Второй канал, входящий в устройство, включает в себя два регулируемых усилителя 20 и 21, коммутатор 22, блок 23 измерения отношения сигналов, блок 24 управления коммутатором 22, блок 25 определения координаты, выходом соединенный с индикатором 10, при этом вход блока 25 соединен с входом блока 24 управления коммутатором 22 и выходом блока 23 измерения отношения сигналов, входы которого соединены с входами коммутатора 22 и выходами соответствующих регулируемых усилителей 20 и 21, управляющие входы которых соединены с выходом коммутатора 22, а управляющий вход последнего соединен с выходом блока 24 управления коммутатором 22. Устройство работает следующим образом. j Сначала на контролируемом объекте 3 определяют местоположение акустического центра для чего к генератору 13 шума подключают преобразователь 14 и используют его как излучатель. Перемещая преобразователь 14 по контролируемому объекту 3, определяют местоположение акустического центра, как место излучателя, в котором сигналы, доходя до периферийных преобразователей 1,2 и 11,12, имеют одинаковое затухание. В акустическом центре объе та 3 устанавливают преобразователь 14 непосредственно или через волновод 15 с малым затуханием. На периферии рбъекта 3 устанавливают пре образователи 1,2 и 1{,12 на двух. взаимно перпендикулярных осях объек та 3 и включают устройство в работу Акустические (ультразвуковые) ко лебания, генерируемые течью, распространяясь в материале объекта 3, приходят на пары периферийных преоб разователей 1,2 и 11,12 и преобразо ватель 14, которые преобразуют акус тические колебания в электрические сигналы. Далее работу устройства рассмотрим на примере определения абсциссы источника течи. Электричес кие сигналы от преобразователей 1 и 2 поступают на входы дополнительного коммутатора 16 и компаратора 18, в котором сигналы сравниваются по величине.На вход регулируемого усилителя 4 подключается тот периферий ный преобразователь 1 и 2, сигнал н котором больше, т.е. к которому бли же расположена течь. Таким образом, автоматически выбирается полуплоскость, в которой находится течь. Од новременно на другой регулируемый усилитель 5 подается сигнал от преобразователя 14, который расположен в акустическом центре объекта 3. Ус лители 4 и 5 усиливают поступающие сигналы U(t) и UjCt) с одинаковым коэффициентом усиления K(t), который автоматически устанавливается через коммутатор 6 таким, чтобы выполнялось условие U,,(t) - K(t) U, 37 . - ) K(t) ,Ux, где Ujj - постоянное значение средневыпрямленного напряженияt и - напряжение, определяющее координату течи. Коммутатор 6 подключает на управляющие входы усилителей 4 и 5 большее по величине напряжение, определямое блоком 8 управления коммутатором 6, т.е. подключает преобразователь 1 или 2, ближний к течи. В блоке 7 измеряется отношение вС принятых сигналов п-тг- г enoc-ocei 2о6 2оС где к - расстояние меж,цу подключенным периферийным преобразователем и акустическим центром (преобразователем, установленным в акустическом центре), X - координата, отсчитываемая от акустического центра, ot - коэффициент, у1итывающий затухание ультразвука в материале объекта. Блок 9 определения координаты вычисляет координату источника течи по алгоритму и. /(). которая регистрируется на индикаторе 10. Аналогичным образом определяется координата источника течи по оси ординат, при этом используется вторая пара периферийных преобразователей 11 и 12 и второй канал устойства совместно с дополнительным коммутатором 17 и компаратором 19. Введение дополнительного преобазователя, размещаемого в акустиеском центре контролируемого объека, обеспечивает увеличение чувтвительности и снижает погрешность пределения координат течи, а также озволяет автоматизировать конроль герметичности эксплуатируемых бъектов (изделий).