基于声发射法的压力容器气体微泄漏系统研究与设计

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在现代工业中,压力容器的密封性是衡量产品质量和安全性能的重要指标之一。压力容器主要的损坏形式是小孔径泄漏,它是导致压力容器失去应用价值的主要原因。因此,压力容器微弱泄漏检测无论在工业安全生产中,还是在日常生活中都具有重要价值和意义。目前,传统的压力容器泄漏检测技术有气泡、压差等方法,由于传统方法不但检测效率低,而且精度也不高,很难满足快速发展的现代工业对压力容器密封性的指标要求。本文提出了基于声发射法检测技术,该技术具有非接触式、高灵敏度、响应速度快等优势被广泛使用。针对压力容器的微弱泄漏,设计并实现了微弱泄漏超声检测系统。本文从泄漏检测的原理及特点、系统硬件和系统软件、数据采集与分析等方面来阐述课题的研究。首先结合压力容器的泄漏原理和气体泄漏的声传播特性为基础,利用有限元仿真软件对压力容器泄漏过程进行声场数值模拟,通过仿真结果图分析了气体泄漏的传播特性。然后完成了超声检测系统设计,主要包括硬件模块和软件模块,硬件模块主要包括传感器阵列、阻抗匹配电路、信号调理电路(可调放大电路、带通滤波电路)、数据采集电路、电源电路等。泄漏检测软件系统是基于Visual Studio软件开发平台开发的上位机采集分析界面,对采集的信号进行数据处理、波形显示和数据保存等。本课题搭建了压力容器气体泄漏实验平台。首先,通过控制压力容器进行气体泄漏,采用泄漏检测系统进行检测来验证设计的泄漏超声检测系统的性能;然后,对泄漏信号的特性及影响泄漏声波信号强度的因素进行研究与分析,实验结果显示,泄漏孔径、容器压强差、检测距离等都会对泄漏信号的声波幅值及频率特性产生影响;最后,模拟了压力容器的破壁实验,并对其特性进行了研究与分析。
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