一種聲紋檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種檢測(cè)系統(tǒng)，屬于無損檢測(cè)設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種聲紋檢測(cè)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]密閉的容器艙體泄露、機(jī)械軸承轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦、電氣設(shè)備漏電放電都會(huì)產(chǎn)生一定頻率范圍的超生波。利用超聲波檢測(cè)技術(shù)可以對(duì)各種設(shè)備存在的微小故障和隱患進(jìn)行無損檢測(cè)。
[0003]目前，超聲波無損檢測(cè)診斷技術(shù)已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于各種領(lǐng)域和場(chǎng)所，對(duì)質(zhì)量控制和在線實(shí)時(shí)檢測(cè)都具有重要的作用和影響。但是，檢測(cè)結(jié)果對(duì)檢測(cè)人員的依賴性都還很強(qiáng)，并且都還存在著一些難以克服的困難和缺陷，比如:
[0004](1)外界環(huán)境對(duì)檢測(cè)結(jié)果影響較大:外界環(huán)境的溫度、濕度、粉塵、振動(dòng)、噪音以及磁、電場(chǎng)和儀器本身內(nèi)部的各種干擾都會(huì)影響檢測(cè)結(jié)果，特別是環(huán)境噪聲直接影響檢測(cè)人員的判斷能力。
[0005](2)依賴于檢測(cè)人員的經(jīng)驗(yàn)和檢測(cè)技術(shù):通常需要有熟練的技術(shù)技能，才能對(duì)結(jié)果做出說明及解釋。因此，在相互關(guān)系未經(jīng)證明的情況下，可能存在不同人員對(duì)結(jié)果看法不統(tǒng)一，并且性能可以直接測(cè)試、而檢測(cè)結(jié)果卻只是定性或相對(duì)的，不能精確量化。
[0006](3)目前的超聲波檢測(cè)技術(shù)主要采用常規(guī)的A型脈沖反射法技術(shù)，存在不直觀、判斷難、無記錄、人為因素影響大等缺點(diǎn)，嚴(yán)重影響著超聲檢測(cè)結(jié)果的可靠性。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]本實(shí)用新型主要是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的外界環(huán)境對(duì)檢測(cè)結(jié)果影響較大的技術(shù)問題，提供了一種聲紋檢測(cè)系統(tǒng)。該聲紋檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)信號(hào)放大部分進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，能夠增加系統(tǒng)靈敏度，能夠使故障音清晰明顯，并且顯著降低環(huán)境噪音。
[0008]本實(shí)用新型還有一目的是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的檢測(cè)結(jié)果依賴于檢測(cè)人員的經(jīng)驗(yàn)和檢測(cè)技術(shù)的技術(shù)問題以及檢測(cè)結(jié)果只能定性不能量化的技術(shù)問題，提出了一種聲紋檢測(cè)系統(tǒng)。該聲紋檢測(cè)系統(tǒng)將檢測(cè)到的聲紋信號(hào)與后臺(tái)軟件提供的針對(duì)各種典型檢測(cè)點(diǎn)的正常的聲紋波形圖進(jìn)行比對(duì)，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行比對(duì)給出量化結(jié)果，從而能夠顯著減少對(duì)檢測(cè)人員的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)的依賴。
[0009]本實(shí)用新型再有一目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中的A型脈沖反射法技術(shù)所存在的不直觀、判斷難、無記錄、結(jié)果可靠性低的技術(shù)問題，提出了一種聲紋檢測(cè)系統(tǒng)。該聲紋檢測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)⒔邮盏降穆暭y信號(hào)轉(zhuǎn)化為指針表或電位表的輸出直觀顯示，并通過后臺(tái)軟件輔助進(jìn)行判斷，操作更加直觀，結(jié)果更加準(zhǔn)確。
[0010]本實(shí)用新型的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的:
[0011]—種聲紋檢測(cè)系統(tǒng)，包括聲波接收機(jī)和檢測(cè)附件，所述聲波接收機(jī)包括依次連接的超聲波探頭、噪聲濾波器、前置放大器、高通濾波器、第一信號(hào)放大器、帶通濾波器，其中:
[0012]所述帶通濾波器連接有混頻器，所述混頻器與功率放大器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器相連，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器與數(shù)字邏輯電路相連。
[0013]優(yōu)化的，上述的一種聲紋檢測(cè)系統(tǒng)，所述帶通濾波器還與第二信號(hào)放大器相連，所述第二信號(hào)放大器依次與檢波器、撥動(dòng)開關(guān)和指針表相連。
[0014]優(yōu)化的，上述的一種聲紋檢測(cè)系統(tǒng)，所述超聲波探頭包括聲波傳感器JA1 ;所述噪聲濾波器包括電容C2、電容C3、電阻R1、電阻R13 ;所述前置放大器包括運(yùn)放U1A ;所述運(yùn)放U1A的正極通過電容C3和電阻R13接地，所述電阻R13未接地的一端通過電阻R1與電源VCC相連；所述運(yùn)放U1A的正極通過電阻C2與聲波傳感器JA1的一個(gè)輸出端相連；所述聲波傳感器JA1的另一個(gè)輸出端與所述電阻R13未接地的一端相連；所述運(yùn)放U1A的負(fù)極通過電阻R2和電容C1與電源VCC相連，所述電阻R2和電容C1相接的一端接地；所述運(yùn)放U1A的負(fù)極通過可調(diào)電阻RV1A和電阻R3與所述運(yùn)放U1A的輸出端相連；所述可調(diào)電阻RV1A的電阻調(diào)節(jié)端通過電容C4與所述運(yùn)放U1A的輸出端相連；所述運(yùn)放U1A的輸出端與所述高通濾波器相連。
[0015]優(yōu)化的，上述的一種聲紋檢測(cè)系統(tǒng)，所述的高通濾波器包括電容C6、電阻R5、電感L1，所述的第一信號(hào)放大器包括運(yùn)放U1C ；
[0016]所述的運(yùn)放U1C的正極分別通過電容C6和電阻R5與所述運(yùn)放U1A的輸出端相連；所述運(yùn)放U1C的負(fù)極分別通過電阻R6和電容C8接地；所述運(yùn)放U1C的負(fù)極分別與電感L1和電容C7的一端相連，所述電感L1和電容C7的另一端相連后再分別通過電阻R7和電容C10與所述運(yùn)放U1C的輸出端相連；所述電感L1和電容C7與電阻R7相連接的一端通過電容C9接地；所述的運(yùn)放U1C的輸出端與所述帶通濾波器相連。
[0017]優(yōu)化的，上述的一種聲紋檢測(cè)系統(tǒng)，所述帶通濾波器包括三極管Q3，所述三極管Q3的基極分別通過電容C11和電阻R8與所述運(yùn)放U1C的輸出端相連；所述三極管Q3的集電極分別通過電阻R9、電容C16、可調(diào)電感L2與電源VCC相連；所述三極管Q3的發(fā)射極接地。
[0018]優(yōu)化的，上述的一種聲紋檢測(cè)系統(tǒng)，所述檢測(cè)附件包括:集聲器、聲學(xué)探針、實(shí)心探針、聲學(xué)探管中的一種或多種。
[0019]因此，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn):1.對(duì)系統(tǒng)信號(hào)放大部分進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，能夠增加系統(tǒng)靈敏度，能夠使故障音清晰明顯，并且顯著降低環(huán)境噪音；2.將檢測(cè)到的聲紋信號(hào)與后臺(tái)軟件提供的針對(duì)各種典型檢測(cè)點(diǎn)的正常的聲紋波形圖進(jìn)行比對(duì)，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行比對(duì)給出量化結(jié)果，從而能夠顯著減少對(duì)檢測(cè)人員的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)的依賴；3.能夠?qū)⒔邮盏降穆暭y信號(hào)轉(zhuǎn)化為指針表或電位表的輸出直觀顯示，并通過后臺(tái)軟件輔助進(jìn)行判斷，操作更加直觀，結(jié)果更加準(zhǔn)確。
【附圖說明】
[0020]附圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]附圖2是本實(shí)用新型的聲波接收機(jī)一種原理結(jié)構(gòu)圖；
[0022]附圖3是本實(shí)用新型的聲波接收機(jī)電路的局部放大示意圖1 ;
[0023]附圖4是本實(shí)用新型的聲波接收機(jī)電路局部放大示圖2 ；
[0024]附圖5是本實(shí)用新型的聲波接收機(jī)電路局部放大示意圖3。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面通過實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。
[0026]實(shí)施例:
[0027]如圖1所示，本實(shí)用新型由信號(hào)發(fā)器、聲波接收機(jī)和檢測(cè)附件3部分構(gòu)成。其中，本實(shí)施例中的聲波接收機(jī)選用手持接收機(jī)。各部件作用如下:
[0028]信號(hào)發(fā)生器
[0029]信號(hào)發(fā)生器能同時(shí)產(chǎn)生和發(fā)射高低2種頻率的聲波，低頻為人耳可聽的音頻，高頻為40KHz的超聲波。是本產(chǎn)品的輔助檢測(cè)裝置，檢測(cè)容器密封性時(shí)，將其放入容器中，容器有泄漏時(shí)，手持接收器可在容器外接收其發(fā)出的超聲波信號(hào)。
[0030]檢測(cè)附件
[0031]檢測(cè)附件是各種形狀的帶螺紋的合金或者塑料零件，將其與手持接收器連接后可輔助接收器的探頭擴(kuò)大或集中(縮小)探測(cè)范圍。檢測(cè)附件具體包括:
[0032](1)集聲器:采用高強(qiáng)度塑料附件，自帶螺紋接口，與接收機(jī)聲波探頭連接，用于檢測(cè)氣體/空氣泄漏，增加測(cè)試范圍和精度。包括大集聲器和小集聲器兩種。
[0033]大集聲器可使診斷泄漏工作范圍擴(kuò)大了兩倍，并且將接收焦點(diǎn)由中心外延45度集中到5度，同時(shí)起到保護(hù)探頭的作用。錐形的小集中器縮小接收角度到中心外延5度范圍，提高發(fā)現(xiàn)差錯(cuò)的精確度，同時(shí)起到保護(hù)探頭的作用
[0034](2)聲音探測(cè)末梢:稱為近點(diǎn)采波器或反相集聲器，能提高短距離檢測(cè)的精確性。推薦用于容器的小型泄漏。也可用于在嘈雜的環(huán)境中進(jìn)行遮擋。
[0035](3)聲音探測(cè)末梢:用于縮小信號(hào)接收區(qū)域，可用于精準(zhǔn)發(fā)波器，將發(fā)射器產(chǎn)生的信號(hào)注入無壓容器，空洞，及管道中。
[0036](4)實(shí)心探針裝置:可選擇不同長(zhǎng)度的帶有塑料基座的金屬探針。主要應(yīng)用于探測(cè)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)械點(diǎn)的狀態(tài)。為接觸模式下增強(qiáng)靈敏度，改善清晰度，及降低環(huán)繞噪音而設(shè)計(jì)推薦用于檢測(cè)機(jī)器元件，例如:變速箱、閥門、軸承，或閥門座。也可用于檢測(cè)液充系統(tǒng)(如內(nèi)部液壓)的氣穴現(xiàn)象/泄漏/密封狀況包括3"，5"，8"，13"和23"英寸探針，每種長(zhǎng)度都是為在不同狀況下維持性能的延伸而設(shè)計(jì)。
[0037](5)聲學(xué)探管裝置:為在困難條件下(例如:難以涉足的區(qū)域或布滿電子元件的區(qū)域)進(jìn)行檢測(cè)而設(shè)計(jì)，通過壓縮接收區(qū)域，聲學(xué)探管能夠提高定位泄漏點(diǎn)微弱的分子摩擦信號(hào)包括:兩個(gè)雙端螺紋的12"空心鋁質(zhì)探測(cè)器，一個(gè)單端螺紋的12〃空心鋁質(zhì)探測(cè)器，1個(gè)用于電子應(yīng)用的單端螺紋的12〃空心聚碳酸酯(非金屬)探測(cè)器和一個(gè)適配器。每支探針都可以相互連接，額外延長(zhǎng)3英尺探測(cè)范圍。
[0038]手持接收機(jī)
[0039]手持接收機(jī)是用于檢測(cè)和接收故障信號(hào)波的一款手持機(jī)，也是聲紋檢測(cè)儀的主要設(shè)備。手持接收機(jī)內(nèi)部?jī)?yōu)質(zhì)的聲紋傳感器和電子電路，能發(fā)現(xiàn)并通過電子轉(zhuǎn)換將故障源復(fù)雜波轉(zhuǎn)化為人類聽力范圍可以識(shí)別的聲音。
[0040]手持接收機(jī)可接收置于壓力容器內(nèi)的信號(hào)發(fā)生器發(fā)出的超聲波，用于檢測(cè)容器的密封性；更多情況下無需信號(hào)發(fā)生器用手持接收機(jī)可直接檢測(cè)壓力容器的泄漏、機(jī)械磨損、電弧放電等故障所產(chǎn)生的超聲波信號(hào)，如果配合檢測(cè)附件手持機(jī)可在各種復(fù)雜環(huán)境下實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的檢測(cè)效果。
[0041]手持接收機(jī)由超聲探頭、模擬聲紋處理電路、數(shù)字運(yùn)算處理電路及模擬和數(shù)字接口組成。超聲探頭在現(xiàn)場(chǎng)采集聲紋信號(hào)經(jīng)模擬聲紋處理電路過濾、放大和迀移后將故障信號(hào)轉(zhuǎn)換成人耳可聽范圍的音頻信號(hào)。該音頻信號(hào)輸入到耳機(jī)接口，使檢測(cè)人員通過耳機(jī)能在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)清晰的聽到故障音；該音頻信號(hào)同時(shí)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，經(jīng)高速信號(hào)處理器對(duì)其運(yùn)算分析，其分析結(jié)果可直接在計(jì)算機(jī)上顯示。
[0042]手持接收機(jī)配置了一分二標(biāo)準(zhǔn)輸出接口，可同時(shí)外接耳機(jī)和PDA掌上電腦。手持接收機(jī)控制面板配置了輸出開關(guān)、增益模式開關(guān)，及電位表等。
[0043]手持接收機(jī)原理及電路具體描述如下:
[0044](1)手持式接收機(jī)原理
[0045]本實(shí)施例中，依據(jù)時(shí)域中相承等于頻域中卷積的頻譜迀移理論，設(shè)計(jì)了手持式接收機(jī)的聲波處理電路，其結(jié)構(gòu)示如圖2所示。
[0046]該電路設(shè)計(jì)首先采用噪聲濾波器對(duì)超聲探頭采集到的聲紋進(jìn)行噪聲濾波(20KHz以下)，采用前置放大電路對(duì)其20KHz以上聲紋信號(hào)進(jìn)行放大；采用高通濾波電路對(duì)前置