專利名稱：一種爐管泄漏聲學(xué)監(jiān)測定位裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種爐管泄漏聲學(xué)監(jiān)測定位裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型屬于鍋爐爐膛內(nèi)泄露定位技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種爐管泄漏聲學(xué)監(jiān)測定位裝置。
背景技術(shù)：
[0002]火電站鍋爐爐膛管道泄露嚴重危害了電站的安全、經(jīng)濟運行，現(xiàn)有的技術(shù)已能在爐膛爆管時在線監(jiān)測到泄露，但大多無法精確定位。專利US496079、CN2253^9中的監(jiān)測技術(shù)采用在爐膛壁面布置大量測點的方法，只能提供以測點為圓心，半徑為10米的范圍的粗略的定位。專利CN101799533A定位精度差，抗擾動能力差、專利CN101813M5A中存在算法需要迭代運行時間長，且依然存在精度問題，并且這兩個專利中所提及的時延算法并沒有考慮到實際測量中時間延時值不能為負的情況。在測量中如果不選取離聲源較近的傳感器為基準傳感器，則理論時延值必定有負值出現(xiàn)，并且基準傳感器離聲源較遠會導(dǎo)致測量結(jié)果不準，誤差大。[0003]針對專利CN101813M5A中的測點布置情況，因為，爐膛內(nèi)環(huán)境復(fù)雜，而泄露信號為高頻信號，容易衰減，湮沒在爐膛背景信號中，若采用立體陣列的間距過大會導(dǎo)致測量出的時間延時值誤差大或無法測量。發(fā)明內(nèi)容[0004]針對上述背景技術(shù)中提到的現(xiàn)有泄漏測定方法精度不高，不能在線監(jiān)測等不足， 本實用新型提出了一種爐管泄漏聲學(xué)監(jiān)測定位裝置。[0005]本實用新型的技術(shù)方案是，一種爐管泄漏聲學(xué)監(jiān)測定位裝置，其特征是該裝置包括信號調(diào)理器、采集卡、電腦和至少四個傳感器；[0006]所述傳感器置于鍋爐爐壁外側(cè)，每個傳感器分別與信號調(diào)理器連接；信號調(diào)理器與采集卡連接；采集卡與電腦連接。[0007]所述傳感器的型號為MPA201。[0008]所述信號調(diào)理器的型號為MC104。[0009]所述采集卡的型號為NI-PCI6221。[0010]本實用新型突破性的設(shè)計了以測量聲壓級的方法來選擇基準傳感器，從而避免了理論值中的負延時值在實際測量中無法實現(xiàn)的問題。并且將蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的CHAN算法引入到爐膛內(nèi)三維定位技術(shù)，重新設(shè)計了爐膛測點的布置，提高了定位精度，且具有一定的抗擾動能力，算法不需要迭代，能實現(xiàn)在線監(jiān)測定位。本實用新型在不增加傳感器個數(shù)的情況下改變測點布置來得到更精確的時間延時值，維持了定位結(jié)果的準確性，即定位精度。


[0011]圖1為基于CHAN算法的立體陣列傳感器三維相對坐標分布；[0012]圖2為600麗鍋爐新型測點分布圖；[0013]圖3為基于CHAN算法的爐管泄漏聲學(xué)監(jiān)測定位系統(tǒng)圖；[0014]圖4為傳感器測得爐膛內(nèi)管道泄露時間延時估計圖；[0015]圖a為τ21互相關(guān)圖；圖b為τ ^互相關(guān)圖；圖c為τ 41互相關(guān)圖。
具體實施方式
[0016]
以下結(jié)合附圖，對優(yōu)選實施例作詳細說明。應(yīng)該強調(diào)的是，下述說明僅僅是示例性的，而不是為了限制本實用新型的范圍及其應(yīng)用。[0017]本實用新型的目的為提供了一種爐管泄漏聲學(xué)監(jiān)測定位方法及裝置；在火電站鍋爐爐管泄露后能監(jiān)測的泄露的精確位置，從而縮短了維修時間，節(jié)省人力、物力，為電站鍋爐的安全經(jīng)濟運行提供了保障。[0018]本實用新型包括信號調(diào)理器、采集卡、電腦和至少四個傳感器，其連接關(guān)系為[0019]傳感器置于鍋爐爐壁外側(cè)，每個傳感器分別與信號調(diào)理器連接；信號調(diào)理器與采集卡連接；采集卡與電腦連接。其中，傳感器的型號都為ΜΡΑ201，信號調(diào)理器的型號為 MC104，采集卡的型號為NI-PCI6221。本實用新型具體步驟為[0020]步驟一測量泄露點三維坐標至少應(yīng)為四只傳感器，而CHAN算法應(yīng)用的是異面陣列，本算法采用一種新型的立體四元陣列。在爐膛內(nèi)其中一段區(qū)域布置由四只傳感器組成的異面陣列。得出泄露點的雙曲面方程組[0021]I |sensori_S I - sensor j-S | = c τ[0022]其中[0023]sensori為第i個傳感器的坐標；[0024]sensorj為第j個傳感器的坐標；[0025]S為泄漏點坐標；[0026]c為當?shù)芈曀?；[0027]τ u為第i個傳感器和第j個傳感器收集到泄漏信號的時間延時值。[0028]步驟二 選取基準傳感器。由Labview調(diào)用matlab程序，將四只傳感器中測得聲壓級最大的傳感器標定為基準傳感器。將基準傳感器所在位置定為坐標原點，參考四只傳感器相對位置，依次得出相應(yīng)基準點下的各傳感器坐標值。采用左手準則，大拇指指向Y軸，四指指向X軸方向。假設(shè)聲源離第一傳感器較近，則有坐標第一傳感器sensori (0，0，0)，第二傳感器 sensor2 (0，Y，0)，第三傳感器 sensor3 (-X/2，Υ/2，Ζ)，第四傳感器 sensor4 (Χ/2, Υ/2, Ζ)；假設(shè)聲源離傳感器2較近，則有坐標第一傳感器sensori (0，_Y，0)，第二傳感器 sensor2(0，0，0)，第三傳感器 sensor3 (-X/2，-Υ/2，Ζ)，第四傳感器 sensor4(X/2，Y/2， Ζ)；假設(shè)聲源離傳感器3較近，則有坐標第一傳感器sensori (Χ/2, -Υ/2，-Ζ)，第二傳感器 sensor2(X/2，Υ/2, -Ζ)，第三傳感器 sensor3 (0，0，0)，第四傳感器 sensor4 (X，0，0)； 假設(shè)聲源離傳感器4較近，則有坐標第一傳感器sensori (-X/2，-Y/2，-Z)，第二傳感器 sensor2(-X/2, Υ/2, -Ζ)，第三傳感器 sensor3 (-X，0，0)，第四傳感器 sensor4 (0,0,0)。[0029]步驟三對濾波后的信號進行互相關(guān)取得個傳感器與基準傳感器的時間延時估計值。由Labview濾波后，將信號與基準信號進行互相關(guān)估計，采用求期望的方法，兩信號的互相關(guān)延時估計為[0030]Rij ( τ ) =E [Xi (η) Xj (η- τ )][0031]其中[0032]Rij為信號i和信號j的互相關(guān)延時估計；[0033]Xj (η- τ )為基準傳感器對應(yīng)的信號；[0034]Xi(Ii)為其余傳感器對應(yīng)的信號。[0035]當Iiij ( τ )取得最值時，
權(quán)利要求1.一種爐管泄漏聲學(xué)監(jiān)測定位裝置，其特征是該裝置包括信號調(diào)理器、采集卡、電腦和至少四個傳感器；所述傳感器置于鍋爐爐壁外側(cè)，每個傳感器分別與信號調(diào)理器連接；信號調(diào)理器與采集卡連接；采集卡與電腦連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種爐管泄漏聲學(xué)監(jiān)測定位裝置，其特征是所述傳感器的型號為 MPA201。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種爐管泄漏聲學(xué)監(jiān)測定位裝置，其特征是所述信號調(diào)理器的型號為MC104。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種爐管泄漏聲學(xué)監(jiān)測定位裝置，其特征是所述采集卡的型號為 NI-PCI6221。
專利摘要本實用新型公開了鍋爐爐膛內(nèi)泄露定位技術(shù)領(lǐng)域中的一種爐管泄漏聲學(xué)監(jiān)測定位裝置。裝置包括信號調(diào)理器、采集卡、電腦和至少四個傳感器；所述傳感器置于鍋爐爐壁外側(cè)，每個傳感器分別與信號調(diào)理器連接；信號調(diào)理器與采集卡連接；采集卡與電腦連接。本實用新型通過傳感器測量并求得泄漏信號的雙曲面方程組；選取測得的聲壓級最大的傳感器作為基準傳感器，得到其他傳感器的坐標值；然后對泄漏信號進行濾波，并求得其他傳感器和基準傳感器的時間延時估計值；最后根據(jù)各個傳感器的坐標值，采用CHAN算法對雙曲面方程組進行優(yōu)化，進而求得泄漏點的坐標。本實用新型以測量聲壓級的方法來選擇基準傳感器，從而避免了理論值中的負延時值在實際測量中無法實現(xiàn)的問題；采用三維定位技術(shù)，提到了定位精度，實現(xiàn)了在線監(jiān)測定位。
文檔編號G01M3/24GK202253571SQ20112032581
公開日2012年5月30日 申請日期2011年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月1日
發(fā)明者馮強, 安連鎖, 張世平, 沈國清, 王鵬 申請人:華北電力大學(xué)