张雅静(1) 王成义(1) 贺纲(1) 贾超(1) 刘时风(1) 刘丽川(2)
北京声华兴业科技有限公司(1)
中国人民解放军后勤工程学院(2)
本文研究开发了一种分布采集模块时差定位本安防爆声发射系统，包括同步控制器、独立通道采集模块、传感器和上位机软件。系统可在规定的时间，测试不同测试温度下的时钟脉冲计数参数根据测试温度和对应的时钟脉冲计数参数生成多个基准温度范围和相应的基准时钟脉冲计数参数，将实际环境温度与多个基准温度范围进行比较，选取包含该实际环境温度的基准温度范围及其相应的基准时钟脉冲计数参数，在所述规定的时间下，得到该实际环境温度对应的实际时钟脉冲计数参数，将该实际时钟脉冲计数参数与基准时钟脉冲计数参数进行比较：根据比较结果，完成时钟的校准。该方法保证了正常工作时间内，同步精度达数十微秒级，使用该同步方法的采集模块采集的声发射信号可定位。
研究背景
在我国，石油和化工等领域拥有大量的立式金属储罐，这些储罐一般具有容积大、多个储罐集中坐落于同一罐区、存介质易燃易爆、有毒等特点，其泄漏甚至燃烧或爆炸，会威胁人身安全，引起财产的巨大损失，对环境造成巨大污染。目前，声发射方法广泛应用于油和天然气储罐等进行定位、评估定级，广泛应用于石油化工、矿山等领域。在易燃易爆气体介质环境中，使用声发射检测设备进行检测时，仪器需要达到防爆要求，避免由仪器的电气参数不达标引起爆炸事故。显然通用多通道声发射系统由于功耗特大而达不到防爆要求，因此，一种方案可选择开发防爆传感器和隔离栅,使其接入通用多通道声发射系统； 另一个方案可选择开发独立通道声发射采集模块分布安装在被检对象上，组成多通道时差定位本安防爆声发射系统，前者开发成本高，进入市场的价格也不菲。因此，本文选择后者。然而，对于独立通道离线采集模块组成的声发射系统，定位评级又需要较高的同步采集数据精度，无疑gps是最好的选择，但是矿山，储油洞库这类的爆炸性环境中，gps时常无信号，使得时钟同步校准无法进行；即便是有信号，每个检测仪上配备一个gps， 对于需要用众多声发射检测设备检测时，需要大量gps，显而易见，检测成本大大增加。保证声发射源定位评级的同步采集数据时钟精度的另一个选择是无线电台，但防爆对电路的功率要求很严格，且在标准中有明确的数值限制； 又因很多爆炸性气体环境是影响无线电波信号传输的， 因此， 使用无线电台来实现时钟同步校准功能对有防爆功能的声发射仪来说不可行。针对于此，本文从硬件原理到软件实现研究开发了独立离线同时钟异步采集模块实现的多通道时差定位本安防爆声发射系统，该系统使用专用的同步方法， 实现独立通道离线分布采集模块的同步采集声发射信号，且同步精度达数十微秒级，使得采集的声发射信号可定位。
分布采集模块时差定位本安防爆声发射系统全文
