[发明专利]基于光纤声发射技术的球罐健康监测系统

说明书

技术领域

本发明属于球罐健康监测技术领域，具体涉及一种基于光纤声发射技术的球罐健康监测系统。

背景技术

球罐为一种钢制容器设备，在石油炼制工业和石油化工中主要用于贮存和运输液态或气态物料。

由于球罐在使用过程中，受内部压力和外界环境的影响，会逐渐出现一些危险部位，例如：因裂缝扩展、塑性变形或相变等现象而增加球罐泄漏的危险性，所以，为保证球罐的安全使用，常常需要对球罐进行健康检测。

现有球罐健康检测方法一般包括以下两类：(一)人工直接目测检查：即：通过肉眼直接观察球罐表面的外观，从而判断球罐是否存在危险部位。该方法存在的主要缺陷为：一方面，需要具有丰富经验的人员才能进行目测检查，从而限制了其应用；另一方面，人工目测检查通常只能对球罐的健康状况给出定性结论，无法量化，而且，对球罐健康状况的结论主观性较强，难以对球罐健康状况做出精确的评价。(二)采用便携式仪器监测球罐的健康状况：即，当需要监测球罐的健康状况时，在球罐表面安装某一检测仪器，从而检测球罐的健康状况。该种方法存在的主要缺陷为：实时性差，无法对球罐的健康状况进行长期有效的监测。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种基于光纤声发射技术的球罐健康监测系统，可以对球罐的健康状况实时监测，而且，还具有传输距离远和抗干扰性好等优点，可以对球罐的健康状况进行长期有效的监测。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种基于光纤声发射技术的球罐健康监测系统，包括：信号调理子系统、电光转换子系统、光电转换子系统、计算机和固定安装在待监测球罐表面关键部位的一个以上声发射传感器；所述声发射传感器的输出端与所述信号调理子系统的输入端电连接，所述信号调理子系统的输出端与所述电光转换子系统的输入端电连接，所述电光转换子系统的输出端通过光纤与所述光电转换子系统的输入端电连接，所述光电转换子系统的输出端与所述计算机的输入端电连接。

优选的，所述信号调理子系统包括：依次电连接的信号放大电路、信号调理电路、模数转换电路和FPGA；所述FPGA包括数字滤波电路、门限比较电路、AE波形提取模块和AE特征参数提取模块；所述数字滤波电路的输出端与所述门限比较电路的输入端电连接，所述门限比较电路的输出端分别与所述AE波形提取模块的输入端和所述AE特征参数提取模块的输入端连接。

优选的，所述电光转换子系统包括：协议转换电路和电光转换模块；所述协议转换电路的输出端与所述电光转换模块的输入端电连接。

优选的，所述协议转换电路为将符合USB协议的信号转换为符合RJ45协议的信号的协议转换电路。

优选的，所述电光转换模块包括：APC电路、ECL驱动器、ATC电路、光隔离器和包含有热敏电阻的光源；其中，所述APC电路的输入端与所述光源连接，所述APC电路的输出端通过所述ECL驱动器与所述光源连接，所述ATC电路与所述热敏电阻电连接，所述光源通过所述光隔离器与所述光纤连接。

优选的，所述光电转换子系统包括：探测器、前置放大器、主放大器、均衡器、时钟恢复电路和判决再生电路；所述探测器的输出端与所述前置放大器的输入端电连接，所述前置放大器的输出端与所述主放大器的输入端电连接，所述主放大器的输出端分别通过所述均衡器和所述时钟恢复电路与所述判决再生电路连接，所述判决再生电路的输出端与所述计算机的输入端电连接。

优选的，所述光电转换子系统还包括：AGC电路；所述AGC电路的输入端与所述均衡器的输出端电连接，所述AGC电路的输出端与所述主放大器的输入端电连接。

优选的，所述待监测球罐表面关键部位包括所述待监测球罐的焊缝处、所述待监测球罐的母材处和所述待监测球罐的支腿处中的一种或几种。

优选的，所述传感器通过焊接的方式直接焊在所述待监测球罐表面关键部位处和/或所述传感器通过磁吸附的方式固定在所述待监测球罐表面关键部位处。

本发明的有益效果如下：

通过使用本发明提供的基于光纤声发射技术的球罐健康监测系统，可以对球罐的健康状况实时监测，而且，还具有传输距离远和抗干扰性好等优点，可以对球罐的健康状况进行长期有效的监测。另外，传感器采集到的数据通过光纤最终上传给计算机，计算机通过对数据进行分析，实现识别和诊断球罐的损伤情况，因此，本发明实现了对球罐的实时在线监测与诊断，为保障球罐的安全运行提供了科学依据。

附图说明

图1为本发明提供的基于光纤声发射技术的球罐健康监测系统的结构示意图。