声波传感器校验方法及校验仪与流程

本发明涉及一种传感器校验方法及装置，具体涉及一种用于锅炉承压管(四管)泄漏监测声波传感器校验的校验方法及装置，属于工业产品。

背景技术：

1、锅炉承压管泄漏(四管泄漏)，是当前火力发电厂非计划停机的主要原因之一。能够有效地及早发现并准确定位泄漏源头，以及预测泄漏的潜在扩散趋势，对于减少非预期停机至关重要。通过实施这样的监测措施，电厂可以显著降低因泄漏导致的运营中断，从而维持电力生产的连续性和稳定性。

2、锅炉泄漏监测系统是基于声波原理对锅炉内部微小泄漏进行监测和预警的自动化监测装置。其中声波传感器作为信号采集的重要装置分布在锅炉特定位置；当锅炉发生泄漏时，声波传感器会捕捉到由泄漏产生的声波信号，并将这些信号传声给锅炉泄漏监测系统进行分析，判断是否发生泄漏和泄漏位置。

3、声波传感器在锅炉泄漏监测系统中扮演着核心的角色，这就决定了传感器运行的灵敏度是否正常成为日常工作中检查的重要环节。由于声波传感器专业度较高，电厂工作人员无法判断传感器灵敏度是否符合要求，因此需要定期对声波传感器进行校验，以判断其灵敏度是否符合要求。

4、传统声波传感器的校验方式为：安装一个无源蜂鸣器的发声腔，使用信号发生器给该蜂鸣器发送一个特定频率、强度的信号，再通过示波器查看声波传感器采集到的声波信号的频率和信号强度，示波器显示的值通过换算便可得到传感器的灵敏度。

5、上述校验方式中采用无源蜂鸣器发送信号，但蜂鸣器受温度影响会发生偏移，不能长时间(超过5～6分钟)工作，当其发生偏移后，会造成精度偏移，影响校验精度。

6、且传统方法只能用于校验模拟量声压传感器，并不适用于数字传感器的校验。

7、此外，传统校验方式中，无源蜂鸣器、信号发生器、示波器以及待校验的声波传感器各自独立分散放置，便携性差。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供一种声波传感器校验方法，通过发出标准声压级声源信号作为校准信号以供待校验的声波传感器采集，稳定性好且能够保证校验精度。

2、本发明的技术方案为：一种声波传感器校验方法，具体步骤为：

3、s1：发出标准声音信号；

4、所述标准声音信号为具有设定频率和设定强度的声音信号，该设定强度即为标准能量值；

5、s2：被试声波传感器采集所述标准声音信号；

6、s3：采集被试声波传感器输出的声音数据，并计算被试声波传感器输出的声音数据的能量值；

7、s4：将s3计算得到的被试声波传感器输出的声音数据的能量值与所述标准能量值进行差值计算，得到能量偏差值，依据所述能量偏差值判断被试声波传感器的灵敏度。

8、作为本发明的一种优选方式，s3中，计算被试声波传感器输出的声音数据的能量值的方法为：

9、当所述被试声波传感器输出的声音数据为一组离散的电压值时，将以分贝为单位的电压电平ldb作为被试声波传感器输出的声音数据的能量值：

10、

11、其中：vrms为被试声波传感器输出的一组离散电压值的均方根电压值；vref表示参考电压；

12、当所述被试声波传感器输出的声音数据为模拟量时，先对采集到的模拟量进行数模，得到一组离散的电压值，再进行能量值的计算。

13、作为本发明的一种优选方式，s1中，通过对预设的标准声音文件进行编解码后通过扬声器发出标准声音信号。

14、作为本发明的一种优选方式，对所述标准声音文件的进行校准，使扬声器发出标准声音信号的强度与设定强度一致。

15、作为本发明的一种优选方式，将s3中计算得到的被试声波传感器输出的声音数据的能量值及s4中计算得到的能量偏差值展示在显示单元上。

16、作为本发明的一种优选方式，当被试声波传感器为数字式声波传感器或数模式声波传感器时，能够进一步依据计算得到的被试声波传感器输出的声音数据的能量值对被试声波传感器进行标定：即调节被试声波传感器的增益，直至被试声波输出的声音数据的能量值与标准能量值一致。

17、此外，本发明提供一种声波传感器校验仪，包括：信号处理传输单元、信号采集转换单元、校准信号发声单元、扬声器和供电单元；

18、所述信号处理传输单元分别与信号采集转换单元、校准信号发声单元电连接；所述校准信号发声单元与扬声器电连接；

19、所述供电单元用于将外部电源电压转换为校验仪内部供电所需电压；

20、所述校准信号发声单元内部预设有标准声音文件，能够在信号处理传输单元的控制下将标准声音文件进行编解码后通过扬声器发出标准声音信号；

21、所述信号采集转换单元用于采集被试声波传感器输出的声音数据发送给信号处理传输单元；

22、所述信号处理传输单元用于计算所采集的声音数据的能量值，将该能量值与当前标准声音信号的标准能量值进行差值计算，得到能量偏差值。

23、作为本发明的一种优选方式，还包括用于连接声波传感器的连接接口，所述连接接口分别与供电单元和信号采集转换单元电连接，用于信号的回采和供电。

24、作为本发明的一种优选方式，所述校准信号发声单元内部还预设有作为扫频信号的声音文件；

25、所述校准信号发声单元能够在信号处理传输单元的控制下通过所述扬声器发出扫频信号；

26、所述扫频信号经被试声波传感器采集后，生成频响曲线。

27、作为本发明的一种优选方式，还包括显示屏；所述显示屏与所述信号采集转换单元电连接，用于显示计算得到的被试声波传感器输出的声音数据的能量值及能量偏差值。

28、有益效果：

29、(1)本发明的声波传感器校验方法，通过发出标准声压级声源信号作为校准信号以供待校验的声波传感器采集，稳定性好且能够保证校验精度。

30、(2)本发明的声波传感器校验方法中，预先对标准声音文件的进行校准，能够消除由于扬声器的加工、装配等误差原因对标准声音信号强度的影响，进一步保证校验精度。

31、(3)本发明的声波传感器校验仪，通用性强，既能够适用于输出的音频信号为数字信号的数字式声波传感器，也能够适用于输出的音频信号为模拟量的数模式声波传感器或模拟式声波传感器。

32、(4)本发明的声波传感器校验仪中，将采集、计算、显示集成设置，且设置了被试“声波传感器”的连接接口，用于信号回采和供电，使用便携。

33、(5)本发明的声波传感器校验仪中，校准信号发声单元内置有多个标准声音文件，以满足不同的校验要求。

34、(6)本发明的声波传感器校验仪中，校准信号发声单元还可以预设扫频信号对应的声音文件，由此能够实现声波传感器的频响测试；对于数字式声波传感器和数模式声波传感器还能够实现在线标定。

技术特征：

1.一种声波传感器校验方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的声波传感器校验方法，其特征在于，s3中，计算被试声波传感器输出的声音数据的能量值的方法为：

3.如权利要求1或2所述的声波传感器校验方法，其特征在于，s1中，通过对预设的标准声音文件进行编解码后通过扬声器发出标准声音信号。

4.如权利要求3所述的声波传感器校验方法，其特征在于，对所述标准声音文件的进行校准，使扬声器发出标准声音信号的强度与设定强度一致。

5.如权利要求1或2所述的声波传感器校验方法，其特征在于，将s3中计算得到的被试声波传感器输出的声音数据的能量值及s4中计算得到的能量偏差值展示在显示单元上。

6.如权利要求1或2所述的声波传感器校验方法，其特征在于，当被试声波传感器为数字式声波传感器或数模式声波传感器时，能够进一步依据计算得到的被试声波传感器输出的声音数据的能量值对被试声波传感器进行标定：即调节被试声波传感器的增益，直至被试声波输出的声音数据的能量值与标准能量值一致。

7.一种声波传感器校验仪，其特征在于，包括：信号处理传输单元(1)、信号采集转换单元(2)、校准信号发声单元(3)、扬声器(5)和供电单元(6)；

8.如权利要求7所述的声波传感器校验仪，其特征在于，还包括用于连接声波传感器的连接接口，所述连接接口分别与供电单元(6)和信号采集转换单元(3)电连接，用于信号的回采和供电。

9.如权利要求7或8所述的声波传感器校验仪，其特征在于，所述校准信号发声单元(3)内部还预设有作为扫频信号的声音文件；

10.如权利要求7或8所述的声波传感器校验仪，其特征在于，还包括显示屏(4)；所述显示屏(4)与所述信号采集转换单元(2)电连接，用于显示计算得到的被试声波传感器输出的声音数据的能量值及能量偏差值。

技术总结
本发明提供一种声波传感器校验方法及校验仪，通过发出标准声压级声源信号作为校准信号以供待校验的声波传感器采集，稳定性好且能够保证校验精度。校验时，首先发出标准声音信号；被试声波传感器采集所述标准声音信号；然后采集被试声波传感器输出的声音数据，并计算被试声波传感器输出的声音数据的能量值；将计算得到的被试声波传感器输出的声音数据的能量值与所述标准能量值进行差值计算，得到能量偏差值，依据所述能量偏差值判断被试声波传感器的灵敏度。

技术研发人员：张椰
受保护的技术使用者：吉林能元科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23