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1、基于WIA-PA的无线超声检漏装置的设计涂煊基于WIA-PA的无线超声检漏装置的设计DesignoftheWirelessUltrasonicLeakageDetectorBasedonWlA-PA1,2涂煊12(上海工业自动化仪表研究院,上海200233;工业过程自动化国家工程研究中心,上海200233)摘要:基于WIA-PA技术,设计了一种以TMS320VC5402最小系统为核心的新型无线超声泄漏检测装置。通过搭建无线超声检漏硬件电路,并利用数字信号处理技术对泄漏所产生的超声波强度信号进行FIR滤波,再经过FFT处理和计算得到泄漏量。通过WIA-PA无线通信模块与
2、DSP处理单元通信程序的设计,实现了泄漏数据的无线传输。经测试,无线超声检漏装置安装方便、测量准确、通信可靠。关键词:WIA-PA无线超声泄漏数字信号处理(DSP)快速傅里叶变换(FFT)中图分类号:TP273文献标志码:AAbstract:ThenewwirelessultrasonicleakagedetectorwithminimumsystemofTMS320VC5402asthecorehasbeendesignedbasedonWIA-PAtechnology.Intheinstrument,thewirelessultrasonicleakagedete
3、ctinghardwarecircuitisbuilt,byadoptingdigitalsignalprocessingtechnologyandsoftwaremethod,theFIRfilteringofultrasonicintensitysignalofleakageisconducted,andtheamountofleakageiscalculatedthroughFFTprocessing.Thewirelesstransmissionoftheleakagedataisimplementedthroughdesigningprogramofcomm
4、unicationbetweenWIA-PAwirelesscommunicationmoduleandDSPprocessingunit.Thetestsshowthatthewirelessultrasonicleakagedetectoriseasyforinstallation,accuratetomeasureleakage,andreliableforcommunication.Keywords:WIA-PAWirelessUltrasonicleakageDigitalsignalprocessing(DSP)FastFouriertransformat
5、ion(FFT)线通信标准IEEE802.15.4为基础的、具有我国自主0引言知识产权的无线传感器网络规范(wirelessnetworksfor目前在工业发达国家,一个刚刚开始且相当令人industrialautomation-processautomation,WIA-PA),设计瞩目的应用,就是借助无线超声波检漏装置并辅以无具有低功耗、高灵敏度的无线超声检漏装置,实现工业线温度变送器、无线压力变送器等智能无线传感器配现场对气体管道以及阀门泄漏的精确测量。该装置无合,组成无线传感器网络对各种泄漏进行检测。其主需排线放线,安装部署灵活,投资小,具有相当大的经要应用于
6、石油化工等工业现场中各类气体管道的泄漏济价值和环保价值。检测,也包括在管道、精馏塔、反应釜以及储罐上安装1设计背景的各类阀门的泄漏检测。如果应用常规的人工检测方式,将耗费巨大的人力成本,而且对于管路、阀门发生1.1泄漏原理的细小的泄漏,人工很难及时发现、定位和维修。对于在工业现场,当阀门或管道上出现漏孔时,内部有一个大型石油化工厂在没有发生任何大的泄漏事故的一定压力的气体就会从漏孔中泄漏出来。如果漏孔比情况下,通过每五年对全厂的卸压阀进行的例行检查较大,人耳可听到漏气声,凭人耳就可以判断泄漏;如果发现,大约有30%以上的卸压阀都存在一定程度上的漏点的尺寸较小,而且有较
7、高的雷诺数,气体从漏孔泄泄漏情况,并且超过了规定的允许值。这将成为石油漏出来就会在漏孔附近形成湍流,并且会产生一定频率化工产品泄漏和环境污染的主要来源。的声波。当声波频率高于20kHz时,人耳(20Hz~在工业环境下,采用无线传感器网络来完成工业20kHz)就听不到了,属于超声波。泄漏超声是湍流和参数测量,由于其功耗低、安装方便、整体成本低等优噪声的集合。由著名学者马大猷教授推出的公式如势,得到越来越广泛的应用。本文通过采用以短程无[1]式(1)所示:4国家“863”计划基金资助项目(编号:2011AA040103)。D(P-P0)L=80+20lo
