本发明专利技术总体上涉及用于检测空气传声的压缩组件形式的空气传声传感器。该系统减少了工人将暴露在工业工人不能看到或听到的，从高压的工业加压气体系统逸出的危险的高压气体射流的危险。使用转换器(11)用于检测声压级的压缩组件(5)压靠在顶部元件(9)和底部元件(12)上，以便跨越感应面压缩转换器(11)。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】声传感器专利
本专利技术总体上涉及一种用于检测空气传声(airborne sound)的压缩组件形式的空气传声传感器。该系统降低了工人将暴露在工业工人不能看到或听到的，从高压的工业加压气体系统逸出的危险的高压气体射流中的危险。背景在许多工业环境中，加压管道的使用是常见的，如通常包含复杂的管道网以运输各种危险的和非危险的高压介质，如气体和液体的石油钻塔、精炼厂、气体生产和储存设施以及发电厂。管道也可用于操作或控制过程以及过程的分配和废气产物。气体可能是有毒的或爆炸性的，这可能需要立即行动，然而任何加压的气体泄漏应最紧急地进行处理，并因此需要仔细的泄漏监测。产生加压气体或依赖于加压气体作为机器操作的部分的其它工业操作包含当部件磨损或处于压力下时可能产生超声波的机械零件。大多数工业场所的历史超声波噪声评价表明，大多数人为的噪声发生在听觉范围内，而加压气体泄漏产生跨越听觉范围和超声范围的宽频带的声压级。超声信号的大小是许多变量的函数，该许多变量包括上游到下游的压力差、泄漏的大小、气体的种类和气体的温度以及被驱动的或闭合的加压系统的类型。重要的是，无论系统是利用压力发生器如栗来驱动以保持系统压力，或者如果系统是闭合的例如压力容器，建立可能的泄漏曲线的强度和持续时间。如果系统由恒定的压力驱动，泄漏曲线将在整个频率范围内以小幅波动持续泄漏持续时间地保持相当地恒定，然而封闭系统由于能量转移，将经历快速的冷却，并且声压级在整个频率范围内以小幅波动迅速降低，这需要即时检测以避免气藏(gas pools)未被发现。应当指出的是，虽然没有两个气体泄漏会产生相同的曲线，但是随着提高的频率强度降低的宽频带特性允许泄漏易于检测。现有技术超声波燃气泄漏检测器已经是可获得的，并且通常在25kHz到10kHz的超声波频率范围内工作，以消除人为的听觉噪音并且避免误报警。检测器通常安装在杆上或感应区域上方的位置(例如约3m高度的杆上或壁上)，以增加通常是半球形或圆锥形的感应范围。为了进一步避免误报警，检测器设置在装置接装置(installat1n-by-1nstalIat1n)的基座上，其中警报级别设定为高于峰值超声波背景值的点(对于低于74dB的背景，通常峰值背景为+6dB)，并且然后在它们用于报警目的之前在全进程期间被监控。用于无毒应用的附加措施可以为报警功能施加延迟时间，以消除由金属标牌、压力释放阀和其它维护活动如敲击、喷砂和压力洗涤产生的短期超声峰值。相比关注的区域，现有的检测器提供有相对大的动态范围，因为需要它们用一个标准检测器覆盖工业环境的所有区域，从44dB至+104dB，这导致了输出信号的灵敏度降低。进一步的要求是确保良好的安全完整性等级(例如SIL-EN61508)，以保持功能。这个目前以两种方式中的一个来完成，即通过简单检测器中的检测器设计和部件评估或用检测器设计和与复杂检测器中的自检装置联接一起的部件评估。通常在低功率本质安全的检测器中发现使用检测器设计和部件评估的第一种方式的示例，而第二方法的示例包括背景监控，其中超声波背景值超出检测器动态范围的下限，从而造成升高的信号级，如EP 1522839中描述的外部安装的压电式转换器(piezoelectric transducer)、如US 2011120209中描述的内部加压空气射流和使用已知电压对检测器部件施以脉冲的电子测试。使用检测器设计和部件评估，安全完整性等级(SIL)的第一类型具有缺点，事实上，没有反馈到控制室的正反馈以指示检测器仍然是有功能的，因此维护需要定期进行且由于检测器的高度这通常会带来成本。这种类型的检测器通常达到SIL 1/2的低评定等级，这可以在某些安全关键系统上排除使用。当背景噪声级低于检测器的动态范围时，使用背景级的第二类型不起作用。如果背景级在检测器的动态范围内，检测器灵敏度的缺乏通常需要进一步的验证，以产生特别是在旧装置上能够准确测量的信号，这两种情况都需要定期成本维护。这种类型的检测器通常也将达到SIL 1/2的低评定等级。在US 2011120209中描述了如EP 1522839中描述的外部安装的压电式转换器的缺点。为了产生能够充分检测传感器的噪声，测试持续时间通常在15s左右，在该点检测器有效地不理会环境，这在有毒气体存在时可能排除使用。压电式转换器还具有约10dB的最大输出，这阻止了在具有高背景噪声的区域中使用。这种类型的检测器通常达到SIL 2/3的评定等级，但对安装环境将会有限制。如US 2011120209中描述的内部加压的空气射流的缺点是运动部件的数量和喷嘴或管道被堵塞的可能性，尤其是在恶劣的环境中。这种类型的测试也具有针对压电式转换器所提到的缺点，而且，由于空气压力喷射组件的复杂性，这种类型的检测器通常达到SIL 1/2的低评定等级，同时还在安装环境上需要限制。EP 1522839和US 2011120209中描述的方法的另外的缺点存在于操作所需的功率，这排除了在O类区域(爆炸气氛-由气体、蒸气或雾形式的危险物质的混合物组成-连续或长期存在的地方)的环境中使用。使用电压脉冲的电子测试的缺点是仅内部组件被测试，意味着如果传感器和传感器/入口保护屏被分离，该测试将仍然指示通过状态，即使由于分离产生气穴(airpocket)，该检测器已经有效地变成聋的。“悬浮晶体”类型的检测器中的传感器和传感器/入口保护屏幕仅使用环氧密封胶的附着性附接，并且由于振动、老化或化学物质的腐蚀会分离。如果由于碰撞传感器裂化，传感器也能被损坏，这会导致敏感性的损失，然而仍然达到了检验合格的条件，这种类型的检测器通常达到SIL 2的评定等级。因此，现有形式的SIL检测具有可靠性的问题，不具备足够的严谨性并且对安装环境具有排除。其它声传感器已被开发用于各种应用，主要是与从高压管道的泄漏检测不相关，并且因此不适合于该用途。有几个例子说明如下。德国专利申请DE-A1-3023155 (Telemit 电子有限公司(Telemit ElectronicGmbH))教导了使用带有受压的压电柱的压电接触式麦克风。电连接是从压电元件(2)的基座上的板(3)和壳体的基座上的第二触点(6)。麦克风是用于言语再现，对干扰的背景噪声具有低敏感性。欧洲专利申请EP-A2-0679874(西门子公司(Siemens AG))教导了一种声传感器，该声传感器具有在一侧与导电壳体接触和在相反侧与金属薄片接触的压电振荡器。压力元件通过接触金属薄片将压电振荡器压在壳体基座上。英国专利申请GB1529468(汤普森公司(Thompson-CSF))教导了一种在大深度处操作的水下电传感器。该传感器不适用于检测空气传声。它包括保持在较大的前板和配重块之间的压电陶瓷。日本专利申请JP-S-A-5639699 (东京芝浦电气有限公司(Tokyo ShibauraElectric Co))教导了一种声传感器，其具有在刚性壳体内通过弹簧压靠在壳体的基座上的压电元件。在弹簧和压电元件之间是比较大的减震器和电极板。螺旋弹簧根据电感选择。美国专利US 4461177 (Dunegan公司)涉及一种声发射传感器，其用于监听由被监视对象的裂纹产生的声音。该传感器适于检测从固体物发出的声音本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于检测声压级的压缩组件(5)，包括：布置成将空气传声转换成电信号、具有检测侧感应面(20)和远端非检测侧面(21)的转换器(11)，电极(16)，以及检测侧元件(9)和非检测侧元件(12)，所述检测侧元件(9)和所述非检测侧元件(12)横跨所述面压缩所述转换器(11)，从而将所述电极(16、161)的第一部分按压成与所述检测侧感应面(20)电接触；其特征在于，所述非检测侧元件(12)包括与所述非检测侧面(21)接触的第一导电通路(23)，和与所述电极(16，162)的第二部分电接触的第二导电通路(24)。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：达伦·罗斯，
申请(专利权)人：罗杰·赫里，达伦·罗斯，
类型：发明
国别省市：英国;GB
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