储罐底板分布式无线主被动声融合检测系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种储罐底板分布式无线主被动声融合检测系统，通过在罐底边缘板处均布一定数量的声波传感器，激发主动声激励波，同时采集主动声激励调制信号和被动声发射信号，能够完成频域和时域信息融合分析处理，形成储罐底板缺陷分布、尺寸大小和腐蚀活跃程度(活度)的图像。本实用新型专利技术改变了传统超声导波技术的传感器逐点检测模式，采用罐底固定传感器阵列的主动声激励检测方法，改变声信号激励模式以及缺陷调制信号提取方式，提高检测覆盖范围，得到缺陷位置和尺寸；融合被动声发射检测方法对储罐底板活性腐蚀进行检测，将大大提高检测效率，同时评价结果更全面直观可靠。本实用新型专利技术采用无线通讯模块传输检测数据，可实现远程监测。

Distributed passive and acoustic fusion detection system for storage tank floor

The utility model discloses a distributed wireless primary and passive acoustic fusion detection system for storage tank floor. By distributing a certain number of acoustic sensors at the edge of the bottom of the tank, active acoustic excitation waves are excited, active sound excitation modulation signals and passive acoustic emission signals are collected at the same time, and the information fusion analysis place in the frequency domain and time domain can be completed. The formation of the tank bottom defect distribution, size and corrosion activity (activity) image. The utility model changes the point by point detection mode of the traditional ultrasonic guided wave sensor, adopts the active acoustic excitation detection method of the fixed sensor array at the bottom of the tank, changes the excitation mode of the sound signal and the extraction mode of the defect modulation signal, improves the detection coverage, gets the defect position and size, and combines the passive acoustic emission detection. Methods the detection of active corrosion of tank bottom plate will greatly improve the detection efficiency, and the evaluation results are more comprehensive and intuitive. The utility model adopts wireless communication module to transmit test data, and can realize remote monitoring.

【技术实现步骤摘要】
储罐底板分布式无线主被动声融合检测系统
本技术属于储罐检测领域，涉及一种储罐底板分布式无线主被动声融合检测系统。
技术介绍
超声导波和声发射是可以实现不开罐不停产的储罐底板在线检测的技术。其中：超声导波是主动声技术，测试系统表现为将传感器置于打磨过的罐底边缘板上，在导波收发器的控制下，传感器主动发出脉冲信号到罐底板中激发Lamb波，当Lamb波遇到缺陷时，形成回波，通过分析回波信号可以比较精确地计算出缺陷的位置。如此将传感器沿着罐底边缘板运行一周，进行逐点检测，获得多个方向的检测数据，最后再由计算机完成数据的汇总分析，形成罐底板缺陷分布图像，可以表征底板已形成的腐蚀损伤。声发射是被动声技术，测试系统表现为在储罐外壁近底板处均布一定数量的传感器进行被动听声，由同轴电缆连到声发射仪上，由上位机处理数据，通过各传感器接收到声发射信号的时间差综合估算声源位置，了解罐底各区域的腐蚀状况，定性评估底板的腐蚀活性状态。可见，超声导波和声发射系统均可通过在底部布置传感器对储罐底板进行检测。超声导波检测的是储罐底板已经形成的腐蚀缺陷，目的在于检测出底板已形成缺陷部位；声发射技术检测储罐底板正在发生腐蚀部位的活跃程度，目的在于找出腐蚀正在发生的部位定性评估活度。两种检测技术的侧重点和得到的结果不同，但最终目的均为明确储罐的状态能否安全运行。已形成缺陷的部位不一定正在发生腐蚀，腐蚀活跃的部位不一定剩余厚度小。由于现有技术中的超声导波系统只能检测罐底已有腐蚀缺陷的位置，还不能得到缺陷的尺寸，而声发射系统仅能检测罐底腐蚀活性，在利用超声导波与声发射系统对储罐底板进行在线检测时可能出现评价结果不全面的问题。此外，由于超声导波技术需要将传感器沿着罐底边缘板运行一周，进行逐点检测，因此超声导波技术具有监测效率低下、因声波衰减检测覆盖范围较小等局限性。
技术实现思路
本技术的目的在于提出一种储罐底板分布式无线主被动声融合检测系统，以提高检测系统的检测覆盖范围和检测效率，同时使得评价结果更加全面直观可靠。为了实现上述目的，本技术采用如下技术方案：储罐底板分布式无线主被动声融合检测系统，包括声波传感器、采集卡和上位机；采集卡用于接收声波传感器的数据，对该数据进行处理并无线传输到上位机；声波传感器有多个，各个声波传感器均匀布置在储罐外部的罐底边缘板上；采集卡上集成有主动声激励模块、数据采集模块、中央处理单元和无线通讯模块；其中：主动声激励模块和数据采集模块分别与中央处理单元连接；中央处理单元与无线通讯模块连接；无线通讯模块与上位机之间设有无线网关并通过所述无线网关连接。优选地，所述声波传感器与罐底边缘板之间通过耦合剂紧密贴合。优选地，每个声波传感器分别内置一个采集卡。优选地，所述主动声激励模块被配置为用于激发声波传感器在罐底产生主动声激励波。优选地，所述主动声激励波的频率范围为20kHz-500kHz。优选地，所述声波传感器被配置为用于接收主动声激励调制信号和被动声发射信号；其中：主动声激励调制信号是主动声激励波经罐底缺陷调制后触发传感器得到的；被动声发射信号是由罐底腐蚀活性缺陷发出的被动声发射波触发传感器得到的。本技术具有如下优点：本技术在罐底边缘板处均布一定数量的声波传感器，激发主动声激励波，同时采集主动声激励调制信号和被动声发射信号，完成频域和时域信息融合分析处理，形成储罐底板缺陷分布和腐蚀活跃程度(活度)的图像。本技术改变了传统超声导波技术的传感器逐点检测模式，采用罐底固定传感器阵列的主动声激励检测方法，改变声信号激励模式以及缺陷调制信号提取方式，提高检测覆盖范围，得到缺陷位置和尺寸；融合被动声发射检测方法对储罐底板活性腐蚀进行检测，将大大提高检测效率，同时评价结果更全面直观可靠。此外，本技术采用无线通讯模块传输检测数据，可实现远程监测，并可进行长期全天候监测。附图说明图1为本技术实施例1中储罐底板分布式无线主被动声融合检测系统的结构框图；图2为本技术实施例1中无线网关的结构框图；图3为本技术实施例1中声波传感器的布置结构图；图4为图3中声波传感器布置结构的俯视图；图5为本技术实施例4中储罐底板分布式无线主被动声融合检测方法的流程框图；图6为本技术中储罐底板的缺陷分布和腐蚀活跃程度分布图；其中：1-声波传感器，2-采集卡，3-上位机，4-主动声激励模块，5-数据采集模块，6-中央处理单元，7-储罐工控系统，8-储罐，9-罐底边缘板；10-无线通讯模块，11-无线网关，12-无线通讯模块，13-TCP/IP协议转换模块。具体实施方式下面结合附图以及具体实施方式对本技术作进一步详细说明：实施例1结合图1所示，储罐底板分布式无线主被动声融合检测系统，包括声波传感器1、采集卡2和上位机3；其中，。本实施例1中的声波传感器1有多个，各个声波传感器1均匀布置在储罐8的外部罐底边缘板9上，如图3和图4所示。声波传感器1同时具有接收和发射声波功能。通过布置上述声波传感器可以对罐底的缺陷情况进行主被动声波检测。采集卡2，用于接收声波传感器1的数据，对该数据进行处理并无线传输到上位机3。采集卡2上集成有主动声激励模块4、数据采集模块5、中央处理单元6和无线通讯模块10。其中，主动声激励模块4和数据采集模块5分别与中央处理单元6连接。中央处理单元6与无线通讯模块10连接。无线通讯模块10与上位机3之间设有无线网关11并通过所述无线网关连接。由于上述无线通讯模块10和无线网关11的设置，改变了传感器1和采集通道一一对应，省去了声波传感器1与采集卡2之间需要布置的大量同轴电缆，以及省去了采集卡2与上位机3之间需要连接的信号线，可实现远程监测，并可进行长期全天候监测。如图2所示，无线网关包括无线通讯模块12和TCP/IP协议转换模块13，其中，无线通讯模块12与无线通讯模块10之间建立无线通讯，TCP/IP协议转换模块13与上位机相连。主动声激励模块4被配置为用于激发声波传感器1在罐底产生主动声激励波。产生的主动声激励波包括低频声波和高频声波，具体视储罐的结构和规格而定。声波传感器1被配置为用于接收主动声激励调制信号和被动声发射信号。其中：主动声激励调制信号是主动声激励波经罐底缺陷调制后触发传感器1得到的；被动声发射信号是由罐底腐蚀活性缺陷发出的被动声发射波触发传感器1得到的。数据采集模块5被配置为用于采集经由声波传感器1接收的主动声激励调制信号和被动声发射信号，然后将采集到的信号进行数字化处理后发送给中央处理单元6。中央处理单元6被配置为用于控制主动声激励模块4和数据采集模块5，同时对信号进行处理得到缺陷信息数据，然后将相应的缺陷信息数据通过无线通讯模块上传给上位机。此处，中央处理单元6对信号的处理分析主要是值基本滤波。其中，缺陷信息数据可以在上位机被处理分析，得到缺陷的位置分布、尺寸大小以及缺陷的腐蚀活性等。上位机3被配置为用于对接收的缺陷信息数据进行解调，通过解调信号在每个检测节点上的能量分布确定缺陷的位置，通过检测波信号不规则传播情况、波形参数和频谱形态识别缺陷的基本尺寸。每个检测节点即对应于在储罐的罐底边缘板上布置的一个声波传感器1。同时上位机3还被配置为用于对采集的主动声激励调制信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.储罐底板分布式无线主被动声融合检测系统，其特征在于，包括声波传感器、采集卡和上位机；采集卡用于接收声波传感器的数据，对该数据进行处理并无线传输到上位机；声波传感器有多个，各个声波传感器均匀布置在储罐外部的罐底边缘板上；采集卡上集成有主动声激励模块、数据采集模块、中央处理单元和无线通讯模块；其中：主动声激励模块和数据采集模块分别与中央处理单元连接；中央处理单元与无线通讯模块连接；无线通讯模块与上位机之间设有无线网关并通过所述无线网关连接。

【技术特征摘要】
1.储罐底板分布式无线主被动声融合检测系统，其特征在于，包括声波传感器、采集卡和上位机；采集卡用于接收声波传感器的数据，对该数据进行处理并无线传输到上位机；声波传感器有多个，各个声波传感器均匀布置在储罐外部的罐底边缘板上；采集卡上集成有主动声激励模块、数据采集模块、中央处理单元和无线通讯模块；其中：主动声激励模块和数据采集模块分别与中央处理单元连接；中央处理单元与无线通讯模块连接；无线通讯模块与上位机之间设有无线网关并通过所述无线网关连接。2.根据权利要求1所述的储罐底板分布式无线主被动声融合检测系统，其特征在于，所述声波传感器与罐底边缘板之间通过耦合剂紧密贴合。3.根据权利要求1或2所述的储罐底板分布式无线主被...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱枫，李明骏，黄贤滨，屈定荣，韩磊，张艳玲，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院，
类型：新型
国别省市：山东,37