【技術實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術】專利技術背景超聲波氣體泄漏檢測器測量當氣體從較高的壓力逸出至周圍空氣時由湍流產(chǎn)生的聲壓波。這種氣體泄漏檢測器用作工業(yè)安全設備用于監(jiān)控易燃或有毒氣體的不希望地或意外地釋放入空氣中。在泄漏進一步增多之前，需快速確定泄漏，以便允許及時采取補救行動。常規(guī)超聲波氣體泄漏檢測器為閾值設備，其無法辨別由其它人造源或天然源(例如，機器、放電、聲學揚聲器或生物源)產(chǎn)生的超聲波與真實氣體泄漏產(chǎn)生的超聲波。利用這種超聲波氣體泄漏檢測器來減少虛假警報，防止假性跳脫以及避免成本高且無保證的進程關閉的方法是提高警報閾值水平，使其高于背景超聲波水平數(shù)分貝。提高警報閾值水平的缺點是減小了氣體泄漏的檢測距離，從而減小了總的覆蓋區(qū)域，或直至泄漏非常嚴重才發(fā)現(xiàn)，經(jīng)常造成災難性后果。另一種針對虛假警報的預防是使用長時間延時，在發(fā)生危險氣體泄漏的情況下，長時間延時會導致不希望的補救行動耽擱，這抵消了超聲波氣體泄漏檢測器所固有的反應時間快的優(yōu)點。常規(guī)超聲波氣體泄漏檢測器(其功能取決于閾值和延時)的另一個缺點是無法有效且現(xiàn)場核實其性能，且在保證測試間隔內無法進行功能性安全檢驗。常規(guī)氣體泄漏檢測器無法區(qū)分由真實氣體釋放發(fā)出的聲音與由用于周期性系統(tǒng)性能檢驗的遠距離超聲波測試源發(fā)出的聲音。對于工業(yè)設施而言，這是導致繞過關鍵保證測試或顯著操作成本負擔的主要不便。在沒有由禁用警報而導致的中斷的情況下，常規(guī)超聲波氣體泄漏檢測器使得維修人員無法對氣體泄...
【技術保護點】
一種超聲波氣體泄漏檢測器，其被配置成辨別由壓縮氣體泄漏入空氣中產(chǎn)生的超聲波與附近的其它機械源、電氣源、聲源或生物源產(chǎn)生的虛假警報超聲波，所述檢測器包括：傳感器，其用于檢測超聲波能量并提供傳感器信號；電子控制器，其響應于代表所述傳感器信號的數(shù)字傳感器信號，所述電子控制器包括：閾值比較器，其將代表感測的超聲波能量的傳感器信號值與氣體檢測閾值進行比較以確定所述傳感器信號值是否超過所述氣體檢測閾值，從而提供指示是否可能已檢測出氣體泄漏的閾值比較器輸出；人工神經(jīng)網(wǎng)絡(ANN)，其用于處理從所述數(shù)字傳感器信號得到的信號，并且應用被配置成辨別虛假警報源與氣體泄漏的ANN系數(shù)，并提供指示是否已檢測到氣體泄漏的決策的ANN輸出；輸出決策，其用于根據(jù)所述閾值比較器輸出和所述ANN輸出生成檢測器輸出。
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2012.06.27 US 13/535,182;2013.03.13 US 13/802,4101.一種超聲波氣體泄漏檢測器，其被配置成辨別由壓縮氣體泄
漏入空氣中產(chǎn)生的超聲波與附近的其它機械源、電氣源、聲源或生物
源產(chǎn)生的虛假警報超聲波，所述檢測器包括：
傳感器，其用于檢測超聲波能量并提供傳感器信號；
電子控制器，其響應于代表所述傳感器信號的數(shù)字傳感器信號，
所述電子控制器包括：
閾值比較器，其將代表感測的超聲波能量的傳感器信號值與氣體
檢測閾值進行比較以確定所述傳感器信號值是否超過所述氣體檢測
閾值，從而提供指示是否可能已檢測出氣體泄漏的閾值比較器輸出；
人工神經(jīng)網(wǎng)絡(ANN)，其用于處理從所述數(shù)字傳感器信號得到的
信號，并且應用被配置成辨別虛假警報源與氣體泄漏的ANN系數(shù)，
并提供指示是否已檢測到氣體泄漏的決策的ANN輸出；
輸出決策，其用于根據(jù)所述閾值比較器輸出和所述ANN輸出生
成檢測器輸出。
2.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述傳感器為MEMS傳聲
器。
3.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述傳感器為光纖傳聲器。
4.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其中代表感測的超聲波能量的
所述傳感器信號值為計算的聲壓值。
5.根據(jù)權利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述輸出決策提供至少四
種輸出狀態(tài)，其中：
第一輸出狀態(tài)來自所述ANN輸出信號指示已檢測到氣體泄漏與
閾值比較器輸出信號指示可能已檢測到氣體泄漏的組合；
第二輸出狀態(tài)來自所述ANN輸出信號指示未檢測到氣體泄漏與
所述閾值比較器輸出信號指示可能已檢測到氣體泄漏的組合；
第三輸出狀態(tài)來自所述ANN輸出信號指示已檢測到氣體泄漏與
所述閾值比較器輸出信號指示未檢測到氣體泄漏的組合；以及
第四輸出狀態(tài)來自所述ANN輸出信號指示未檢測到氣體泄漏與
所述閾值比較器輸出信號指示未檢測到氣體泄漏的組合。
6.根據(jù)權利要求5所述的系統(tǒng)，其中所述第二輸出狀態(tài)與斷定
所述聲壓值并非由真實氣體泄漏引起的檢測狀態(tài)對應。
7.根據(jù)權利要求5所述的系統(tǒng)，其中所述第三輸出狀態(tài)與檢測
到在量值上不足以產(chǎn)生小于所述氣體檢測閾值的聲壓值的真實氣體
的泄漏對應。
8.根據(jù)權利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述第三輸出狀態(tài)與檢測
到輕微泄漏對應。
9.一種超聲波氣體泄漏檢測器，其被配置成辨別由壓縮氣體泄
漏入空氣中產(chǎn)生的超聲波與虛假警報超聲波，所述檢測器包括：
傳感器，其用于檢測超聲波能量并提供傳感器信號；
電子控制器，其響應于代表所述傳感器信號的數(shù)字傳感器信號，
所述電子控制器被配置成提供：
預處理函數(shù)，其包括被配置為對所述數(shù)字傳感器信號進行聯(lián)合時
頻信號預處理以提供預處理信號的算法；
聲壓計算函數(shù)，其響應于所述預處理信號以提供代表由所述傳感
\t器感測的聲壓的計算聲壓值；
閾值比較器函數(shù)，其將所述計算聲壓值與氣體檢測閾值進行比較
以確定所述計算聲壓值是否超過所述氣體檢測閾值，并提供指示是否
已超過所述氣體檢測閾值的閾值比較器輸出；
人工神經(jīng)網(wǎng)絡(ANN)函數(shù)，其用于處理所述預處理信號并應用被
配置成辨別虛假警報源與氣體泄漏的ANN系數(shù)，并提供指示是否已
檢測到氣體泄漏的ANN決策的ANN輸出；
輸出函數(shù)，其用于根據(jù)所述閾值比較器輸出和所述ANN輸出生
成檢測器輸出。
10.根據(jù)權利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述算法適于執(zhí)行離散傅
里葉變換、具有移動時窗的短時傅里葉變換或離散小波變換之一。
11.根據(jù)權利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述傳感器為超聲波傳聲
器。
12.根據(jù)權利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述檢測器輸出提供至少
四種輸出狀態(tài)，其中：
第一輸出狀態(tài)來自所述ANN輸出信號指示已檢測到氣體泄漏與
閾值比較器輸出信號指示可能已檢測到氣體泄漏的組合；
第二輸出狀態(tài)來自所述ANN輸出信號指示未檢測到氣體泄漏與
所述閾值比較器輸出信號指示可能已檢測到氣體泄漏的組合；
第三輸出狀態(tài)來自所述ANN輸出信號指示已檢測到氣體泄漏與
所述閾值比較器輸出信號指示未檢測到氣體泄漏的組合；以及
第四輸出狀態(tài)來自所述ANN輸出信號指示未檢測到氣體泄漏與
所述閾值比較器輸出信號指示未檢測到氣體泄漏的組合。
13.根據(jù)權利要求12所述的系統(tǒng)，其還包括警報繼電器，且其
中由所述電子控制器生成的所述檢測器輸出被配置成在所述第一輸
出狀態(tài)的情況下激活所述警報繼電器。
14.根據(jù)權利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述ANN函數(shù)包括應用
存儲于所述電子控制器的存儲器中的預定訓練連接權重，所述權重是
暴露至由真實氣體泄漏、包括機械源、電氣源、聲源或生物源的虛假
警報源以及真實氣體泄漏與虛假警報源的組合產(chǎn)生的超聲波的多個
組合的結果。
15.一種超聲波氣體泄漏檢測器，其被配置為辨別由壓縮氣體泄
漏入空氣中產(chǎn)生的超聲波與虛假警報，所述檢測器包括：
傳感器，其用于檢測超聲波能量并提供傳感器信號；
電子控制器，其響應于代表所述傳感器信號的數(shù)字傳感器信號，
所述電子控制器被配置成提供：
計算函數(shù)，其用于生成代表感測的超聲波能量的傳感器信號值；
人工神經(jīng)網(wǎng)絡(ANN)函數(shù)，其用于處理從所述數(shù)字傳感器信號得
到的信號，并應用被配置成辨別虛假警報源與氣體泄漏的ANN系數(shù)，
并且提供指示是否已檢測到氣體泄漏的決策的ANN輸出，所述ANN
輸出包括至少兩種輸出狀態(tài)，其中第一ANN輸出狀態(tài)指示已檢測到
氣體泄漏，且第二ANN輸出狀態(tài)指示未檢測到氣體泄漏；
系統(tǒng)輸出函數(shù)，其用于生成指示所述ANN輸出和所述傳感器信
號值的檢測器輸出。
16.根據(jù)權利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)輸出函數(shù)根據(jù)
所述ANN輸出生成第一檢測器輸出，和指示所述傳感器信號值的第
二檢測器輸出。
17.根據(jù)權利要求15所述的系統(tǒng)，其中代表感測的超聲波能量
的所述傳感器信號值為計算聲壓值。
18.根據(jù)權利要求15所述的系統(tǒng)，其中：
所述電子控制器還被配置為提供包括算法的預處理函數(shù)，所述算
法被配置為對所述數(shù)字傳感器信號進行聯(lián)合時頻信號預處理以提供
預處理信號；且
所述計算函數(shù)和所述ANN函數(shù)均對所述預處理信號進行處理以
提供所述傳感器信號值和所述ANN輸出。
19.根據(jù)權利要求18所述的系統(tǒng)，其中所述算法適于執(zhí)行離散
傅里葉變換、具有移動時窗的短時傅里葉變換或離散小波變換之一。
20.根據(jù)權利要求15所述的系統(tǒng)，其還包括：
閾值比較器函數(shù)，其將所述計算聲壓值與氣體檢測閾值進行比較
以確定所述計算聲壓值是否超過所述氣體檢測閾值，并提供指示是否
已超過所述氣體檢測閾值的閾值比較器輸出；
輸出函數(shù)，其用于根據(jù)所述閾值比較器輸出與所述ANN輸出的
組合生成檢測器輸出。
21.一種超聲波氣體泄漏檢測器，其被配置成辨別由壓縮氣體泄
漏入空氣中產(chǎn)生的超聲波與附近的其它機械源、電氣源、聲源或生物
源產(chǎn)生的虛假警報超聲波，所述檢測器包括：
傳感器系統(tǒng)，其用于檢測超聲波能量并提供傳感器信號，所述傳
感器系統(tǒng)包括寬帶傳感器和至少一個窄帶傳感器；
電子控制器，其響應于代表所述傳感器信號的數(shù)字傳感器信號，
所述電子控制器包括：
閾值比較器，其將代表感測的超聲波能量的傳感器信號值與氣體
檢測閾值進行比較以確定所述傳感器信號值是否超過所述氣體檢測
閾值，從而提供指示是否已檢測出氣體泄漏的閾值比較器輸出；
人工神經(jīng)網(wǎng)絡(ANN)，其用于處理從所述數(shù)字傳感器信號得到的
信號，并應用被配置成辨別虛假警報源與氣體泄漏的ANN系數(shù)，并
且提供指示是否已檢測到氣體泄漏的決策的ANN輸出；
輸出決策，其用于基于所述閾值比較器輸出和所述ANN輸出生
成檢測器輸出。
22.根據(jù)權利要求21所述的檢測器，其中所述寬帶傳感器為
MEMS傳聲器和光纖傳聲器之一。
23.根據(jù)權利要求21所述的檢測器，其中所述窄帶傳感器為壓
電傳聲器。
24.根據(jù)權利要求21所述的檢測器，其中所述代表感測的超聲
波能量的傳感器信號值為計算的聲壓值。
25.根據(jù)權利要求24所述的檢測器，其中所述輸出決策提供至
少四種輸出狀態(tài)，其中
第一輸出狀態(tài)來自ANN輸出信號指示已檢測到氣體泄漏與閾值
比較器輸出信號指示可能已檢測到氣體泄漏的組合；
第二輸出狀態(tài)來自所述ANN輸出信號指示未檢測到氣體泄漏與
所述閾值比較器輸出信號指示可能已檢測到氣體泄漏的組合；
第三輸出狀態(tài)來自所述ANN輸出信號指示已檢測到氣體泄漏與
所述閾值比較器輸出信號指示未檢測到氣體泄漏的組合；以及
第四輸出狀態(tài)來自所述ANN輸出信號指示未檢測到氣體泄...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：J·J·赫塞諾夫，J·G·羅梅羅，S·B·巴利加，
申請(專利權)人：通用顯示器公司，
類型：發(fā)明
國別省市：美國;US
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