利用超声波检测气体是否泄漏的问题

gzyavr · 发表于 2014-5-4 17:13:11

本帖最后由 gzyavr 于 2014-5-5 17:03 编辑

检测的大概思路：
利用超声波的的传播速度与传播介质的关系，检测气体是否泄漏。
电路中有一个超声波发射头和一个超声波接收头，发射头发射一次超声波，单片机开始计时，判断接收头是否有接收信号若有接收信号则停止计时，读出这段时间，那莫这个时间段就是超声波的传播时间。若其传播通道中有密度比较大的气体进入的话（这种气体比空气的密度大），那末超声波的传播路径中的介质就发生了变化，那末它的传播时间段的数值也就发生了变化，这个时间段的变化的大小和进入到超声波传播管道的气体的多数成比例关系的。

接收端用了CX20106A  ，一并上传发射端电路。

现在我的检测方法就是：我在主循环中触发发射端是发射端发射一个声波信号，并立即打开计时器。然后while()等待，查看接收端是否有接收信号，有接收信号后立即关闭计时器。读出计时器中的数值，这个数值的大小和所检测的气体浓度有关系。就这样循环的工作。
现在我遇到了问题是：
                  1：误报警（有时候没有气体进入检测通道，它就会报警说有气体进入）我用的是485多机通讯，特别是通讯数量多的时候容易误报警。
                  2：我的这种检测方法是否恰当？有没有更合适的可靠的检测方法？

有没有做过这方面的希望多多回帖，咱们多多交流。。。30莫元，

连接两个变送器是很稳定的，但是连接多个的话，就会出现问题了。。。通讯多的时候会影响变送器的正常工作。。。。电源问题是开关电源输出12V 5A 这个电源变送器供电，电源功率肯定够了吧。。。

dellric · 发表于 2014-5-4 17:13:12

这位兄弟如果没有被我猜错的话，估计是想检测六氟化硫。监测这东西有误报是正常的，比如环境中湿度突然增大。但误报太频繁就要考虑自己的设计问题了，比如收到了特殊途径的回音，如果是这样，建议把检测的间隔时间加大点，或把输出功率降一些。还有就是偶尔误报一次的话，可用设定一个报警计数器，如果连续在N个判定周期内报警，就是真正发生了报警。

gzyavr · 发表于 2014-5-4 17:14:25

R5我现在改成10K的电位器了，工作时调节到3K的电阻值。

Appcat · 发表于 2014-5-4 17:16:08

是哪种神秘的气体？

Appcat · 发表于 2014-5-4 17:17:55

误报警如果和通信相关，同时又是基于严格时间检测的原理，则代码还需要修改优化。

gzyavr · 发表于 2014-5-4 17:29:51

Appcat 发表于 2014-5-4 17:16
是哪种神秘的气体？

密度比空气大的气体，比如SF6气体

y595906642 · 发表于 2014-5-4 17:32:10

原理上说的通
不过报警的阀值如何确定呢，还需要大量实验吧？
气体腔怎么设计呢？

gzyavr · 发表于 2014-5-4 17:34:26

dellric 发表于 2014-5-4 17:30
这位兄弟如果没有被我猜错的话，估计是想检测六氟化硫。监测这东西有误报是正常的，比如环境中湿度突然增大 ...

是检测六氟化硫的，我用的计数器是STC单片机的1T模式

gzyavr · 发表于 2014-5-4 17:38:17

y595906642 发表于 2014-5-4 17:32
原理上说的通
不过报警的阀值如何确定呢，还需要大量实验吧？
气体腔怎么设计呢？

报警阀值，这个需要实验，需要用标准的气体来测试。
气体腔体用的是直径12mm的管子上面打了很多圆孔，以便气体进入

gzyavr · 发表于 2014-5-4 17:47:13

dellric 发表于 2014-5-4 17:30
这位兄弟如果没有被我猜错的话，估计是想检测六氟化硫。监测这东西有误报是正常的，比如环境中湿度突然增大 ...

你说的输出功率小点，是说发射头的驱动电压吗？

熵之矢 · 发表于 2014-5-4 18:22:11

理论上没问题。
从工程角度上讲我建议:
1.使用上位机独立观测10个超声波，在封闭环境下观察曲线（时差绘制成曲线）稳定度。如果这一关过不了，误差比较大那就行不通了。
2.从信号与系统角度分析，取一个合适长度的窗口，比如10次观测，进行一次滤波。滤波以后的数据较为准确。可去除一部分噪声。

micintcnh · 发表于 2014-5-4 20:56:26

485通信没有can快和稳定。

tohell · 发表于 2014-5-4 21:50:53

你用while循环检测，但是如果循环过程中程序跳到其他地方运行，如通信中断处理，恰好这个时候声波到达，你实际读到的时间将是声波传输时间加中断处理时间，声波本来时间就短，所以相对误差较大。尽量用定时器捕捉，软件不要参与

tohell · 发表于 2014-5-4 21:51:56

用11楼的求个最小观测值估计也行

portx · 发表于 2014-5-4 22:48:04

曾经做过类似的检测，不过我不是用的计时用的是相位比较法，输出信号与返回信号进行相位比较转换为直流偏量然后AD 。缺点是相位差不能大于90°（探测距离短）

gzyavr · 发表于 2014-5-5 08:21:14

tohell 发表于 2014-5-4 21:50
你用while循环检测，但是如果循环过程中程序跳到其他地方运行，如通信中断处理，恰好这个时候声波到达，你 ...

这个在计时的时候关闭中断的，读取计时时间后，打开中断，我是这样处理的。关闭中断的时间段有可能会影响到通讯吧大概是300us的时间（声波的腔体长度是10cm）。。。有可能在关闭中断的时候，有通讯中断过来，没有产生中断。但是不会影响到计时的。。

ypengfei · 发表于 2014-5-5 08:34:08

关注，帮楼主顶，关于气体检测的，我只看到过激光分析仪，超声波看到过检测液位。

gzyavr · 发表于 2014-5-5 08:42:15

Appcat 发表于 2014-5-4 17:17
误报警如果和通信相关，同时又是基于严格时间检测的原理，则代码还需要修改优化。 ...

好的，优化需要注意哪些方面的。。。谢谢

gzyavr · 发表于 2014-5-5 08:43:24

ypengfei 发表于 2014-5-5 08:34
关注，帮楼主顶，关于气体检测的，我只看到过激光分析仪，超声波看到过检测液位。 ...

谢谢，多关注

gzyavr · 发表于 2014-5-5 08:47:31

dellric 发表于 2014-5-4 17:30
这位兄弟如果没有被我猜错的话，估计是想检测六氟化硫。监测这东西有误报是正常的，比如环境中湿度突然增大 ...

谢谢，我把时间间隔调大试试。

kejiren123 · 发表于 2014-5-5 08:53:04

SF6用这个检测应该比日本的热裂解方式好，热裂解使用寿命很短，一般不超半年裂解器就坏了。

yirenonege · 发表于 2014-5-5 09:01:30

声音传播速度和温度有关系，有没有温度补偿

gzyavr · 发表于 2014-5-5 10:25:22

micintcnh 发表于 2014-5-4 20:56
485通信没有can快和稳定。

can 的通讯距离如何

gzyavr · 发表于 2014-5-5 10:28:11

yirenonege 发表于 2014-5-5 09:01
声音传播速度和温度有关系，有没有温度补偿

温度上我只是加了一部分判断，当温度变化大于5摄氏度后让单片机重启了，又重新读取一个零点值

micintcnh · 发表于 2014-5-5 10:30:10

gzyavr 发表于 2014-5-5 10:25
can 的通讯距离如何

比485的传输距离长的多。

gzyavr · 发表于 2014-5-5 10:33:28

kejiren123 发表于 2014-5-5 08:53
SF6用这个检测应该比日本的热裂解方式好，热裂解使用寿命很短，一般不超半年裂解器就坏了。 ...

热裂解的不是太了解的，有红外的，电化学的，电晕的，超声波的这种可能灵敏度不会太高。。。

gzyavr · 发表于 2014-5-5 10:38:54

portx 发表于 2014-5-4 22:48
曾经做过类似的检测，不过我不是用的计时用的是相位比较法，输出信号与返回信号进行相位比较转换为直流偏 ...

不知道的你的效果如何，你说这种抗干扰（温度，压力，湿度）是否影响很大，测量量程是否有特别的要求

mhw · 发表于 2014-5-5 12:46:11

泄露速度和浓度较大时，超声波才管用……

如果这玩意泄露到空气中若干个ppm就致命，最好还是用电化学传感器来做

sjx000000 · 发表于 2014-5-5 15:30:32

顶，关于气体检测的，使用超声波，还没听过。好思路

gzyavr · 发表于 2014-5-5 17:04:01

连接两个变送器是很稳定的，但是连接多个的话，就会出现问题了。。。通讯多的时候会影响变送器的正常工作。。。。电源问题是开关电源输出12V 5A 这个电源变送器供电，电源功率肯定够了吧。。。

dellric · 发表于 2014-5-6 10:20:36

gzyavr 发表于 2014-5-5 17:04
连接两个变送器是很稳定的，但是连接多个的话，就会出现问题了。。。通讯多的时候会影响变送器的正常工作。 ...

看这样的描述，估计你的通讯部分还要多下点功夫完成哦，如果不熟悉通讯编程，建议使用别人成熟的通讯协议来做，比如MODBUS等

gzyavr · 发表于 2014-5-6 10:59:47

dellric 发表于 2014-5-6 10:20
看这样的描述，估计你的通讯部分还要多下点功夫完成哦，如果不熟悉通讯编程，建议使用别人成熟的通讯协议 ...

好的，谢谢

gzyavr · 发表于 2014-5-6 11:00:16

sjx000000 发表于 2014-5-5 15:30
顶，关于气体检测的，使用超声波，还没听过。好思路

你是做气体检测的吗

sjx000000 · 发表于 2014-5-7 08:14:02

gzyavr 发表于 2014-5-6 11:00
你是做气体检测的吗

不是了。纯粹想了解一下。

dushanwu522 · 发表于 2014-5-7 08:33:11

超声波检测气体泄漏是个很大的课题；
检测时不需要发射超声波的，只需要检测有没有超声波产生就行了。
检测电路主要由探头，前放，整形滤波，数据采集，数据处理等组成。

gzyavr · 发表于 2014-5-9 13:49:53

dushanwu522 发表于 2014-5-7 08:33
超声波检测气体泄漏是个很大的课题；
检测时不需要发射超声波的，只需要检测有没有超声波产生就行了。
检测 ...

你说的这种我看过资料，是利用被检测物体泄漏时自己产生的声波，来检测的。。。
我现在用的是自己发射声波和接受声波的。。。。】
希望和你多交流

sunheng · 发表于 2014-5-9 13:59:41

学习了，好！

dushanwu522 · 发表于 2014-5-9 14:48:58

gzyavr 发表于 2014-5-9 13:49
你说的这种我看过资料，是利用被检测物体泄漏时自己产生的声波，来检测的。。。
我现在用的是自己发射声 ...

不是很明白你的测量原理，但是作为变送器的电源是不能用开关电源的，之前用过开关电源总是出现莫名其妙的问题，后来换成了模拟的电源，就OK了。
不知道对你有没有帮助。

张小盒 · 发表于 2014-5-24 13:53:25

gzyavr 发表于 2014-5-9 13:49
你说的这种我看过资料，是利用被检测物体泄漏时自己产生的声波，来检测的。。。
我现在用的是自己发射声 ...

SF6现在可以用红外进行侧量啊，超声波测量报警很蛋疼的，空气中湿度是一个很大问题！
不知道你测量SF6报警阈值是多少？

lyrics131415 · 发表于 2014-5-24 16:58:06

dellric 发表于 2014-5-4 17:30
这位兄弟如果没有被我猜错的话，估计是想检测六氟化硫。监测这东西有误报是正常的，比如环境中湿度突然增大 ...

说的非常好！

gzyavr · 发表于 2014-7-25 09:33:38

谢谢“dellric” 的跟帖，希望继续关注这个话题。。也希望大家多关注，这个话题

linbin250 · 发表于 2014-7-25 10:02:55

发送部分中有关 9013 部分电路没有看懂，望高手解释！

liuruoshui · 发表于 2014-7-25 14:48:45

楼主的测量精度是多少？

gzyavr · 发表于 2014-7-31 12:53:22

liuruoshui 发表于 2014-7-25 14:48
楼主的测量精度是多少？

这种的测量方法的测量精度不高，这是一个大问题的，我想可不可以提高超声波探头的性能，用质量好的探头，灵敏度高的探头，是不是可以提高一下，检测的灵敏度和精度。

gzyavr · 发表于 2014-7-31 12:57:35

linbin250 发表于 2014-7-25 10:02
发送部分中有关 9013 部分电路没有看懂，望高手解释！

CB_T是用单片机给的一个触发信号，是一个高低电平的切换，然后电路在发射头的作用下，发出40K的方波，我是这样理解的。

daicp · 发表于 2015-12-29 20:57:20

LZ这个sf6检测可以做到什么分辩率？ 100PPm？

tbbt · 发表于 2015-12-29 21:25:58

温度湿度对测量结果影响太大了，估计精度够呛，不知道气流扰动是否也有影响

利用超声波检测气体是否泄漏的问题

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