主被动声融合的储罐底板全域检测系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种主被动声融合的储罐底板全域检测系统，该全域检测系统将一个本安防水型传感器或一个由多个本安防水型传感器形成的传感器阵列投放到储罐内部的底板中心区域，与均匀布置在罐底边缘板上的声波传感器共同监测储罐，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，形成储罐底板缺陷位置分布、尺寸大小和腐蚀活跃程度的图像，特别适用于大型储罐的检测。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，采用声信号激励模式以及缺陷调制信号提取方式的主动声激励检测方法，提高检测覆盖范围；融合被动声发射检测方法对储罐底板进行检测，将大大提高检测效率，评价结果更全面直观可靠。

Active and passive acoustic fusion of storage tank floor detection system

The utility model discloses a whole domain detection system of storage tank floor for passive acoustic fusion. The whole area detection system puts an intrinsic safety waterproof sensor or a sensor array formed by a plurality of native safety sensors to the center area of the bottom plate inside the tank, and the sound wave transmission is evenly arranged on the edge plate of the bottom of the tank. The sensors jointly monitor the storage tank, collect the active acoustic excitation modulation signal and the passive acoustic emission signal, and can complete the frequency domain and time domain information fusion analysis processing, and form the image of the location distribution, size and the corrosion activity of the tank floor defect, especially for the detection of the large storage tank. The utility model changes the point by point detection mode of the traditional ultrasonic guided wave sensor, uses the active sound excitation detection method of the sound signal excitation mode and the defect modulation signal extraction method to improve the detection coverage range, and the fusion passive acoustic emission detection method will improve the detection efficiency greatly. The results of the evaluation are more comprehensive and reliable.

【技术实现步骤摘要】
主被动声融合的储罐底板全域检测系统
本技术属于储罐检测
，涉及一种主被动声融合的储罐底板全域检测系统。
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融合，形成罐底板缺陷分布图像，可以表征底板的腐蚀损伤部位。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腐蚀部位定量评价减薄量；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。已形成腐蚀缺陷的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确定罐底缺陷位置，尚不能得到具体尺寸，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、声波衰减检测覆盖范围较小等缺陷。
技术实现思路
本技术的目的在于提出一种主被动声融合的储罐底板全域检测系统，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：主被动声融合的储罐底板全域检测系统，包括声波传感器、采集卡和上位机；所述声波传感器有多个；其中，部分声波传感器均匀布置在储罐外部的罐底边缘板上，部分声波传感器布置在储罐内部的底板中心区域；每个声波传感器内置一个采集卡；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；声波传感器与储罐内部的底板之间通过储罐存储介质耦合。优选地，布置在储罐内部的底板中心区域的声波传感器为本安防水型传感器。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。优选地，所述全域检测系统还包括用于将声波传感器投放到储罐内部的底板中心区域的投放装置；所述投放装置包括中心杆、圆形底座、固定环和移动环；中心杆安装在圆形底座上，固定环和移动环均套置于中心杆上；固定环在中心杆上为固定设置；移动环位于固定环的上方且能沿所述中心杆上下滑动；在圆形底座的周圈上设有若干个臂杆铰接座，在每个臂杆铰接座上安装一个臂杆；在移动环的周圈上对应上述臂杆铰接座设有相等数量的一号支撑杆铰接座；在每个臂杆的中部位置设有一个二号支撑杆铰接座；在每个一号支撑杆铰接座与对应的一个二号支撑杆铰接座之间安装一个支撑杆；在圆形底座以及每个臂杆上均可设置声波传感器。本技术具有如下优点：本技术将一个本安防水型传感器或一个由多个本安防水型传感器形成的传感器阵列投放到储罐内部的底板中心区域，与均匀布置在罐底边缘板上的声波传感器共同监测储罐，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，形成储罐底板缺陷位置分布、尺寸大小和腐蚀活跃程度(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，采用声信号激励模式以及缺陷调制信号提取方式的主动声激励检测方法，提高检测覆盖范围；融合被动声发射检测方法对储罐底板进行检测，将大大提高检测效率，同时评价结果更直观可靠。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。另外，由于本技术的储罐内部的底板中心区域以及储罐的罐底边缘板上均设有声波传感器，因而能够全面覆盖储罐的底板检测范围，适应于大型储罐的监测。附图说明图1为本技术实施例1中主被动声融合的储罐底板全域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3中投放装置处于收纳状态时的侧视图；图6为本技术实施例3中投放装置处于投放状态时的侧视图；图7为本技术实施例3中投放装置处于投放状态时的俯视图；图8为本技术实施例4中主被动声融合的储罐底板全域检测方法的流程框图；图9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，14-中心杆，15-圆形底座，16-固定环，17-移动环，18-臂杆铰接座，19-臂杆；20-一号支撑杆铰接座，21-二号支撑杆铰接座，22-支撑杆。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，主被动声融合的储罐底板全域检测系统，包括声波传感器1、采集卡2和上位机3。本实施例1中的声波传感器1同时具有接收和发射声波功能。声波传感器1有多个，部分声波传感器1均匀布置在储罐8外部的罐底边缘板9上，如图3和图4所示，还有部分声波传感器1投放到储罐内部底板中心区域。优选地，投放到储罐内部底板中心区域的声波传感器采用本安防水型传感器。通过分别在罐内部底板中心区域和储罐8的罐底边缘板9上布置上述声波传感器，能够全面覆盖储罐的底板检测范围，进而对储罐的底板缺陷情况进行主被动声波检测。本实施例1中每个声波传感器1内置一个采集卡。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和采集通道的一一对应，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之间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.主被动声融合的储罐底板全域检测系统，其特征在于，包括声波传感器、采集卡和上位机；所述声波传感器有多个；其中，部分声波传感器均匀布置在储罐外部的罐底边缘板上，部分声波传感器布置在储罐内部的底板中心区域；每个声波传感器内置一个采集卡；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.主被动声融合的储罐底板全域检测系统，其特征在于，包括声波传感器、采集卡和上位机；所述声波传感器有多个；其中，部分声波传感器均匀布置在储罐外部的罐底边缘板上，部分声波传感器布置在储罐内部的底板中心区域；每个声波传感器内置一个采集卡；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所述的主被动声融合的储罐底板全域检测系统，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；声波传感器与储罐内部的底板之间通过储罐存储介质耦合。3.根据权利要求1所述的主被动声融合的储罐底板全域检测系统，其特征在于，布置在储罐内部的底板中心区域的声波传感器为本安防水型传感器。4.根据权利要求1所述的主被动声融合的储罐底板全域检测系统，其特征在于，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。5.根据权利要求4所述的主被动声融合的储罐底板全域检测系统，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱枫，白永忠，李明骏，黄贤滨，韦歆忠，许可，
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