基于超声波检测的声源定位研究

论文摘要

随着社会的发展,压力容器在生产、生活中的应用越来越广泛,人们对压力容器的安全问题也越来越重视。压力容器泄漏带来的损失是巨大的,如何迅速的判断泄漏并进行泄漏源的定位,逐渐成为人们研究的一个重要课题和方向。随着石化行业的迅速发展,压力容器的泄漏检测已经成为石化行业亟待解决的技术难题。本文在国家863项目——危险化学反应器泄漏检测与修补移动机械手系统(项目编号为:2003AA421040)的支持下,主要进行声源定位研究。本文的研究的主要内容如下:首先,对泄漏过程的发声原理进行了论述。压力容器的泄漏,尤其是气体的泄漏是一个喷射过程,会产生喷射噪声,可以采用声学的手段检测泄漏的发生,确定了采用检测泄漏时产生的超声波的声学方法进行泄漏源的检测定位。其次,在深入比较各种定位方法和定位算法的基础上,确定了检测泄漏的定位算法,并进行了计算公式的推导。最后,采用虚拟仪器技术使用LabVIEW软件,搭建了简易的实验平台,对定位算法进行了实验验证。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• §1-1 课题的研究背景
• 1-1-1 压力容器简介
• 1-1-2 泄漏检测的任务
• §1-2 课题的来源及研究意义
• §1-3 类似课题的研究现状
• 1-3-1 泄漏检测方法简介
• 1-3-2 新型仪器方法介绍
• 1-3-3 应用仪器
• §1-4 本文的主要内容
• 第二章 超声波泄漏原理
• §2-1 泄漏声学原理
• §2-2 声波传播机理
• §2-3 泄漏产生超声波的原理
• §2-4 超声波的特点
• §2-5 超声换能器（传感器）
• 2-5-1 换能器的原理
• 2-5-2 换能器的种类
• 2-5-3 换能器的技术指标
• §2-6 本文选取的超声波传感器的技术指标
• §2-7 本章小结
• 第三章 声源的定位
• §3-1 引言
• §3-2 声源定位的种类
• §3-3 基于时延估计的声源定位方法介绍
• 3-3-1 定位简介
• 3-3-2 声测阵列
• 3-3-3 时延估计的方法
• §3-4 空间坐标轴定位算法
• 3-4-1 定位原理
• 3-4-2 阵列方式
• 3-4-3 定位算法
• 3-4-4 MATLAB 解算方程组
• §3-5 本章小结
• 第四章 LabVIEW 的虚拟仪器实现
• §4-1 虚拟仪器介绍
• 4-1-1 虚拟仪器概述
• 4-1-2 虚拟仪器的硬件系统
• 4-1-3 虚拟仪器的软件系统
• 4-1-4 虚拟仪器开发软件介绍
• 4-1-5 LabVIEW 介绍
• §4-2 数据采集卡的介绍和选型
• 4-2-1 数据采集卡的介绍
• 4-2-2 数据采集卡的选型
• 4-2-3 PCI8025 介绍
• §4-3 软件实现
• 4-3-1 程序框图
• 4-3-2 数据采集部分
• 4-3-3 数据处理部分
• 4-3-3-1 滤波
• 4-3-3-2 信号的互相关处理
• 4-3-4 位置计算
• §4-4 辅助硬件
• 4-4-1 传感器阵列固定
• 4-4-2 超声波接收放大电路
• §4-5 本章小结
• 第五章 实验
• §5-1 实验
• 5-1-1 实验器材
• 5-1-2 实验步骤
• 5-1-3 实验结果及分析
• §5-2 本章小结
• 第六章 结论
• §6-1 结论
• §6-2 展望
• 参考文献
• 致谢