超声波在压力容器泄漏检测与定位中的应用

李建民，张 军，吴立甲

（1.威卢克斯（中国）有限公司，河北 廊坊 065001；2.河北工业大学，天津 300130）

0 引言

压力容器是能够承受一定压力的密闭容器的总称，其主要用途是存储及运输有压力的液态和气态物质。但是，据调查，在石化行业中，由于压力容器原因而发生的泄漏，每年都会造成大约20%左右的压缩气体损失。压力容器泄漏而导致的事故频频发生，给社会造成了巨额经济损失，让人们付出了沉痛的生命代价。因此，在石化行业中，压力容器泄漏检测与定位有着重要的现实意义[1]。

通常采用超声波定向，进行泄漏检测与定位，其原理是，通过安装在泄漏检测装置上的接收器接收泄漏源发出的超声波信号。对接收器接收方向进行微调后，调整到最大值方向，此方向即为泄漏源方向[2-3]。经实际测试，使用超声波定向具有较高的报警灵敏度和较高的泄漏定位精度。

1 利用超声波对声源的检测与定位

1.1 基于时延估计的声源定位方法

1.1.1 定位简介

一般来讲，接收目标信号最少需要有3个基元构成的传声器阵列，通过对接收到的超声波信号进行一系列处理，可以依据目标与基元位置间的几何条件关系确定目标信号的位置[4-5]，如图1所示（图中实心星形表示声源，黑色实心原点表示传声器基元）。

图1 定位示意图

这种声源定位算法由两部分组成：

（1）估计时延；

（2）估计位置。

声源的位置可根据（1）中得到的时间差和传声器排列的几何位置估算出，估算出的时延是否准确直接影响着最终的定位精度，传声器排列的几何位置会影响到计算的复杂程度。……