Устройство для определения направления течи в сосудах,находящихся под давлением Советский патент 1982 года по МПК G01M3/24 

1

Изобретение относится к испытательной технике для контроля на герметичность и предназначено для определения направления течи жидкостей и газов в сосудах, находящихся под давлением, напорных трубопроводах.

Известно устройство для определения направления течи, содержащее два канала, каждый из которых содержит последовательно соединенные акустоэлектрический преобразователь, усилитель, частотный фильтр, выходы последних соединены с входами перемножителя, причем в одном из каналов между фильтром и входом перемножителя включен фазовращатель, выход перемножителя через сглаживающий фильтр соединен с входом индикатора 1 .

Однако это устройство не обеспечивает наибольшего отношения сигнал/ помеха в присутствии коррелированных между собой акустических помех в каналах, в результате чего направление к течи определяется с погрешностью.

По основному авт. св. № известно устройство для определения направления течи в сосудах, находящихся под давлением, содержащее два канала, каждый из которых состоит из последовательно соединенных акустоэлектрического преобразователя, усилителя, перестраиваемого полосового фильтра, смесителя, причем в одном из каналов между смесителем и усилителем включен фазовращатель, выходы усилителей соединены с входами перемножителя, выход которого через сглаживающий фильтр соединен с индикатором, вторые входы смесителей соединены с выходом гетеродина L2J.

Однако это устройство также обладает рядом недостатков: величина сигнала на индикаторе зависит не только от мощности акустического сигнала, но и от положения пары акустоэлектрических преобразователей на контро3лируемом объекте относительно источника течи, возможен пропуск полезног сигнала и, кроме того, помеха с мощностью меньшей, чем мощность сигнала может быть принята за полезный сиг.Waji. Все указанные недостатки устройства приводят к неверному определению направления к течи и, следовательно, увеличивают трудозатраты, снижают производительность контроля объектов. Цель изобретения - повышение производительности контроля. Это достигается тем, что устройство снабжено вторым перемножителем входы которого соединены с выходами смесителей, вторым сглаживающим филь тром, вход которого связан с выxoдo второго перемножителя, перовым квадратором, вход которого соединен с выходом второго фильтра, сумматором один из входов которого связан с выходом первого квадратора, вторым квадратором, вход которого соединен с фильтром, а выход - с вторым входом сумматора , блоком дифференцирования, вход которого соединен с выходом сумматора, и блоком управления вход которого связан с выходом блока дифференцирования, а выход соединен с управляющими входами перестраи ваемых полосовых фильтров и гетеродина. На чертеже показана структурная схема устройства. . Устройство содержит установленные на поверхности объекта кон т рол я два жестко связанных собой акустоэлектрических преобразователя 1 и 2 выходы которых соединены с входами усилителей , перестраиваемые по лосовые фильтры 5 и 6, выходы которых соединены с входами смесителей 7 и 8, а входы - с выходами усилителей 3 и k, выход смесителя 7 через фазовращатель 9 соединен ним из входов перемножителя 10, а выход смесителя 8 - непосредственно с вторым его входом, выход перемножителя 10 через сглаживающий фильтр 11 соединен-с индикатором 12 и вторым квадратором 13, второй перемножитель Т, входы которого соединены с выходами смесителей 7 и 8, а выход через второй сглаживающий фильтр 15 и первый квадратор 16 - с одним из входов сумматора 17. второй вход которого соединен с выходом второго квадратора 13, блок l8 дифференци9рования, вход которого соединен с выходом сумматора 17, а выход - с блоком 19 управления, выход последнего соединен с вторыми (управляющими) входами полосовых фильтров 5 и 6 и входом гетеродина 20, выход которого соединен с вторыми входами смесителей 7 и 8, Устройство работает следующим образом. Образованный течью акустический сигнал поступает на расположенные на контролируемом объекте акустоэлектрические преобразователи 1 и 2, жестко связанные между собой. Расстояние 6 между акустоэлектрическими преобразователями 1 и 2 фиксировано так, чтобы выполнялось неравенство где If - разность фаз между сигналами на входах перестраивае- мых полосовых фильтров 5 и 6; верхняя центральная частота фильтров 5 и 6; скорость ультразвука в материале объекта. Электрические сигналы с выходов акустоэлектрических преобразователей 1 и 2 через усилители 3 и t поступают на входы перестраиваемых полосовых фильтров 5 и 6, которые перестраиваются блоком 19 уп равления в рабочем, диапазоне частот, с выходов фильтров 5 и 6 узкополосные сигналы поступают на входы смесителей 7 и 8, на вторые входы которых поступает сигнал с выхода гетеродина 20, также перестраиваемого блоком 19 управления. С выхода смесителя 7 сигнал с центральной промежуточной частотой поступает на вход фазовращателя 9 и на второй вход второго перемножителя 1Д,а с выхода смесителя 8 - на первые входы перемножителей 10 и 14. С выхода фазовращателя 9 сигнал, сдвинутый по фазе на Itfl , поступает на второй вход перемножителя- 10; с выходов перемножителей 10 и результаты перемножения сигналов поступают на входы сглаживающих фильтров 11 и 15 соответственно. По полярности и величине напряжения выхода сглаживающего фильтра 1 1 определяется направление к течи, оно подается на индикатор 12, а также на второй квадратор 13- Вы ходное напряжение второго сглажи.вающего фильтра 15 подается на пер вый квадратор 16. После возведения выходных напряжений в квадрат и ел жения на сумматоре 17, на выходе последнего имеем напряжение U-j J -K UA(juCiiH4+cos 01, где К - коэффициент пропорциональности. Это напряжение пропорционально квадрату мощности сигнала в полосе (1} независимо от пoJ,oжeния акустоэлектрических преобразователей 1 и 2 относительно источника сигнала .(течи). Блок 18 дифференцирования производит дифференцирование суммар ного напряжения Uj. по частоте, кото рая пропорциональна времени при пос тоянной скорости обзора рабочего диапазона частот. При прохождении максимума огибающей спектра сигнала от течи нулевой сигнал поступает на блок 19 управления, который фиксирует перестраиваемые полосовые фильтры 5 и 6 и гетеродин 20 на час тотах, соответствующих максимуму огибающей спектра сигнала. Далее определяется направление к течи, для чего пара акустоэлектрических преобразователей 1 и 2 поворачивается относительно общей оси в напра лении возрастания напряжения на инд каторе 12 до максимального. В этом положении источник течи находится на проекции на поверхность объекта прямой, проходящей через ось, соеди няющую акустоэлектрические преобразбватели 1 и 2. Положительное напряжение на индикаторе 12 соответствует приходу сигнала сначала к as тоэлектрическому преобразователю 2, а отрицательное - к преобразователю 1. Местоположение течи определяется по смене полярности напряжения на индикаторе 12 при перемещении акустоэлектрич-еских преобразователей 1 и 2 в направлении течи. Использование новых элементов позволяет найти оптимальную полосу частот независимо от положения акустоэлектричёских преобразователей, что дает возможность производить определение места течи даже при коррелированных помехах в каналах, мощность которых меньше мощности сигнала , и обеспечивает предельно возможную точность определения направления. Кроме того, при определении направления всегда можно оценить мощность сигнала, а следовательно и величину утечки. Эффективность изобретения заключается в уменьшении погрешности определения направления к течи и, следовательно, в увеличении, производительности контроля проверяемых объектов. Формула изобретения Устройство для определения направления течи в сосудах, находящихся под давлением, по авт. св. № б1б5 2, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности контроля, оно снабжено вторым перемножителем, входы которого соединены с выходами смесителей, вторым сглаживающим фильтром, вход которого связан с выходом второго перемножителя, первым квадратором, вход которого соединен с выходом второго фильтра, сумматором, один из входов которого связан с выходом первого квадратора, вторым квадратором, вход которого соединен с фильтром, а выход - с вторым входом сумматора, блоком дифференцирования, вход которого соединен с выходом сумматора, и блоком управления, вход которого связан с выходом блока дифференцирования, а выход соединен с управляющими входами перестраиваемых полосовых фильтров и гетеродина. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.БочегоЕ В.Н. и др. Ультразвуковой течеискатель-.Дефектоскопия, 1978, № k, с. 33-36. 2.Авторское свидетельство СССР № , кл. G 01 М 3/2, 1978 (поотатип).