声发射源发出的信号极其微弱，很容易淹没在背景噪声中，传输介质的复杂性和传输路径的不确定性都会给声发射信号的检测带来困难   云浮升降车, 云浮升降车公司, 云浮升降车多少钱  虽然已有文献指出声发射信号所在的频带为超声频带，即大于20kHz，但是具体的范围是多少，没有提及。此外，阀门的类型、公称通径以及阀门入水口的压强对声发射频带的分布是否会有影响，也不得而知。因此，需要通过实验得到相应的实验数据，进行分析与处理。为此，利用该公司提供的液压阀门试验台和多种不同公称通径、不同类型的阀门，配合我们搭建的声发射传感器检测和信号处理系统，进行了实验。基于声发射传感器的阀门泄漏检测实验平台由两部分组成，一部分是液压阀门试验台，另一部分是我们设计的声发射传感器检测和信号处理系统，阀门泄漏检测实验平台框图，实验现场图。

     发射传感器检测和信号处理系统被测阀门密封盲板水平夹紧工作盘液压系统水箱前置放大器数据采集卡个人计算机液压阀门试验台前放供电分离信号器.  1：个人计算机2：数据采集卡3：被测阀门4：前置放大器5：前放供电分离信号器6：手轮7：声发射传感器8：量杯.   液压阀门试验台由主机架、水平平移的夹紧工作盘、对应于各种阀门公称通径的密封盲板等组成，可对阀门进行壳体试验，上密封试验，高压水密封试验，在测试过程中可方便地目测阀门是否有泄漏。声发射传感器检测和信号处理系统包括声发射传感器、电压放大器、数据采集卡、个人计算机等。数据采集卡选用的是NI公司的高性能数据采集卡，型号为USB-6216，分辨率为16位，最大采样频率为400kHz。使用的声发射传感器是SR150N压电式传感器，其频率范围为22kHz～220kHz，谐振频率150kHz，能够有效检测阀门泄漏信号。由于传感器没有磁性，无法吸附在阀门表面。因此，采用胶带固定的方式。该方式也方便研究最佳的传感器安放位置。阀门泄漏检测实验平台的工作流程为：阀门通过水平平移的夹紧工作盘固定在主机架上，在阀门和夹紧工作盘之间使用密封盲板，防止加压时水从连接处流出。液压系统把水箱里的水加压后输送到阀门的入水口，阀门出水口的水流回水箱，循环使用。通过胶带将声发射传感器固定在阀门上，传感器的输出信号接至22电压放大器，进行阻抗变换和放大。经过放大后的信号通过信号屏蔽线，送至数据采集卡。数据采集卡以400kHz的频率对信号进行采样，转换成数字信号。最后，在个人计算机上采用Matlab编程对数字信号进行分析。

    （1）声发射传感器, 本次实验选用的声发射传感器是SR150N谐振式声发射传感器。该传感器由压电晶体材料制成，呈圆柱体形状，外壳采用了不锈钢材料，外壳内部采用整体屏蔽设计，有效降低了外界对传感器的电磁干扰。测量接触面采用陶瓷片，可以使外壳与被测物电磁隔离。在传感器的侧面有小型化的M5-KY接口，兼容microdot插头，方便连接。SR150N声发射传感器的频率范围为22kHz～220kHz，谐振频率150kHz，灵敏度峰值大于75dB，能够有效检测阀门泄漏信号

  （2）前置放大器和前放供电分离信号器声发射信号经过传播路径后会出现衰减，传感器检测到该信号时也会出现相应的衰减，导致最终传感器输出的信号十分微弱，只有几微伏。如此微弱的信号，如果经过长距离的传输，必然会衰减为零。因此，需要对传感器输出的信号进行放大处理。常用的放大倍数为40dB，再使用抗干扰的高频同轴电缆线传输给信号采集单元。前置放大器是模拟电路，对输入的传感器电压信号进行放大，以便后续采集电路进行采集。本次实验使用的放大器是北京声华兴业科技有限公司的PAI前置放大器。该放大器的增益为40dB，响应频率为10kHz～2MHz。当输入端短接时，噪声小于26dB。采用28VDC供电，额定负载为50Ω，输出电压范围为±10VVpp。使用的温度范围为-20℃～60℃，防护等级为IP65，尺寸大小为116mm×36mm×30mm，接口类型为BNC-Q9。采用铸铝外壳，可以屏蔽电磁干扰，抗冲击。放大器内置磁性夹具，可吸附在铁磁性材料上，采用幻象电源供电，电源由信号线携带供给。此外，该前置放大器还具有抗电冲击的保护能力和抗阻塞现象的恢复能力。 前放供电分离信号器是北京声华兴业科技有限公司为前置放大器设计的配套产品，用于对声发射前置放大器进行供电。前放供电分离器的供电电压为28VDC，输入阻抗为50Ω，接口类型为BNC-Q9，外壳采用铸铝材料，几何尺寸为116mm×36mm×30mm。由适配器供电，适配器输入电压为220VAC，输出电压为28VDC。前放供电分离信号器实物图。适配器实物图。 由于前置放大器是从购买的，不是自己设计的，因而有必要对前置放大器的性能进行测试，因为前置放大器需要放大传感器输出的微弱信号，如果放大倍数达不到指标中给定的40dB，会对后续的分析产生影响。测试过程为：将信号发生器、前置放大器、前放供电分离信号器和示波器之间用电缆连接，用适配器给前放供电分离信号器供电。调节信号发生器，让其输出一个峰峰值为50mV正弦波，改变正弦波的频率，查看经过前置放大器后输出的波形形状和峰峰值大小.  现场测试图1：示波器2：信号发生器3：适配器4：前放供电分离信号器5：前置放大器.  当正弦波的频率为20kHz时，示波器上显示完整的正弦波，峰峰值为5.12V，此时放大倍数为40.2dB，满足性能指标。当正弦波的频率为1MHz时，示波器上也显示完整的正弦波，峰峰值为6.8V，此时放大倍数为42.6dB，考虑到放大器在所在频带内放大倍数会有小范围的波动，该放大倍数满足性能指标。当正弦波的频率为5kHz时，示波器显示完整的正弦波，峰峰值为1.72V，此时放大倍数为30.7dB，小于40dB，说明前置放大器对该频率的信号放大作用不明显，满足性能指标。不断改变正弦波的频率，进行多组测试。当正弦波的频率范围在10kHz～2MHz时，实际放大倍数在40dB左右，与产品说明中的性能指标一致。当正弦波的频率范围不在10kHz～2MHz时，实际放大倍数立刻衰减。因此，该前置放大器放大性能指标与产品说明中的一致，可以放心使用。

   （3）声发射传感器信号线和声发射电缆声发射传感器信号线是射频连接线，用于连接传感器和前置放大器，信号线的一端是M5-J接口，用于连接传感器；信号线的另一端是BNC接口，用于连接前置放大器。信号线不易过长，否则会对传感器输出的信号有影响，本次选用的长度为1米。声发射电缆的两端都是BNC接口，用于连接前置放大器和前放供电分离信号器。声发射传感器信号线和电缆实物图。

   （4）数据采集卡使用的是美国国家仪器NI生产的多功能数据采集卡NIUSB-6216。该采集卡属于M系列，采用USB供电，无需外部电源供电。采集卡一共有16个模拟输入通道，可以构成16个通道的单端模拟输入或者8个通道的差分模拟输入。模拟输入分辨率为16bit，即使在高速的采样频率下也能保持高精度。当使用单端输入时，采样频率最大可以达到400kHz。最大输入电压范围为±10V，精度为2.71mV，灵敏度为118μV。最小输入电压±200mV，精度为0.089mV，灵敏度为5.2μV。采集卡还具有NI信号读写的能力，可以让USB总线实现类似DMA的双向高速数据流操作。NIUSB-6216采用即插即用的安装方式，这种安装方式可以使采集卡在空间有限的场合方便地使用，减小软件设置所需的时间，为客户提供最大程度上的方便。此外，采集卡采用螺栓端子固定的输入方式，不但简化了信号的链接方式，还降低了成本。

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  （5）数据采集软件数据采集软件是基于LabVIEW软件编写而成，整个数据采集界面简洁大方，易于操作。通道设置中的物理通道选项根据实际的接线端子选择通道，最大、最小电压根据实际需求设置，但不能超出采集卡的量程，本次实验选择的电压范围为±10V。接线端配置有差分、伪差分、RES（参考单端）、NRES（非参考单端）和默认这五个选项，本次实验采用差分输入，输入通道选择AI1和AI9，因此，接线端配置设置为差分，由于选择了差分输入，系统会自动将AI1和AI9作为输入，因此，在物理通道设置中，只需要选择ai1即可。在采样设置选项中，由于采用了采集卡内部的时钟源，因此，采样时钟源设置为OnboardClock即可。采样率根据实际需要进行设置，本次实验的采样率设置为400kHz。当采集界面运行时，会显示实际的采样率，用户可以查看实际采样率与设置的采样率是否一致。缓冲数用于设置采样的缓冲点数，因为数据从采集卡传输到计算机需要时间，设置一定的缓冲数可以让采样的数据顺利传输到计算机上。在记录设置中，可以设置记录时长，单位为秒。文件路径用于设置数据的保存路径。当点击开始记录按钮后，记录点数会随着时间的变化而变化，当时间到达记录时长时，数据存储进度条会填满，进度条右侧的灯会显示为绿色，记录点数会停止，用户可以根据采样率和记录时长计算出记录点数，和实际显示的记录点数进行对比，查看记录是否准确。在波形显示框中会实时显示采集到的波形，在显示时长中可以设置想要显示的时间。

      小结（1）搭建了基于声发射信号的阀门泄漏检测实验平台。阀门泄漏检测实验平台由液压阀门试验台和声发射传感器检测和信号处理系统两部分组成。液压阀门试验台由主机架、密封盲板等部分组成，可以完成阀门密封性检测实验。声发射传感器检测和信号处理系统由声发射传感器、前置放大器、数据采集卡等部分组成，完成数据采集和处理工作。（2）对HTS、HCP、HSN三种类型的阀门，在不同的实验条件下进行了泄漏率0ml/min~500ml/min的泄漏实验，采集了大量的实验数据。这些实验条件为：型号为HTS的阀门，公称通径为32mm时，实验压强分别为0.35MPa、0.5MPa、0.8MPa；公称通径为40mm时，实验压强分别为0.35MPa和0.5MPa。型号为HCP的阀门，公称通径为40mm时，实验压强分别为0.35MPa和0.8MPa；公称通径为80mm时，实验压强分别为0.8MPa；公称通径为100mm时，实验压强分别为0.5MPa。型号为HSN的阀门，公称通径为40mm时，实验压强分别为0.35MPa和0.8MPa。（3）在实验过程中，使用量杯测量泄漏量，同时使用秒表计时，实现泄漏率的计算。

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