本發(fā)明涉及船舶水密艙的水密性檢測技術(shù)，特別是一種船舶水密艙艙口測漏儀。

背景技術(shù)：

水通過艙體破孔進入船艙是造成船艙內(nèi)貨物損壞的一個主要原因，船舶艙蓋泄漏檢測儀是一種可以迅速檢測船體各部位(船艙蓋、船首、船尾和側(cè)門)是否泄漏的儀器。目前，國內(nèi)在船舶水密艙的水密性檢測方面，通常采用沖水試驗(水壓試驗)、粉筆標(biāo)記等傳統(tǒng)檢驗方法，船級社、海事局等船舶法定檢驗單位目前仍然采用上述傳統(tǒng)檢驗方法，但傳統(tǒng)檢驗方法受貨物裝卸過程、相關(guān)防污染規(guī)定、冬季易結(jié)冰等情況影響較大，且檢驗結(jié)果比較模糊，僅能判斷某一區(qū)域存在泄漏而無法精確到具體位置。

為克服沖水試驗中存在的問題，國外已經(jīng)研發(fā)了采用超聲波的方法進行水密艙的水密性檢測的方法，如英國的CARGO-SAFE船舶艙蓋泄漏檢測儀，該儀器包括便攜外盒、發(fā)射器、接收器、耳機、保護皮套、測麥克風(fēng)、三節(jié)可調(diào)節(jié)伸縮棒、電池和充電器，該儀器通過接收接收器置于船艙內(nèi)的發(fā)射器發(fā)射的超聲波的聲級來評估船艙滲漏級別。使用時，將發(fā)射器置于艙體內(nèi)，發(fā)射器上由微處理器控制的射線射向艙體的各指定方向；工作時，發(fā)射器上的綠色的指示燈將發(fā)光。發(fā)射器的工作可以用一遙控器來控制,這樣不但可以節(jié)省電源，而且可以使檢測員不要反復(fù)進入船艙操作發(fā)射器,這樣可以節(jié)省檢測員的工作時間。

目前國際上使用的組合式船舶艙蓋泄漏檢測儀多為英國、比利時等歐洲國家生產(chǎn)，其價格昂貴，功能單一，單電阻電位器控制，精度較差。英國的CARGO-SAFE檢測儀在調(diào)整開口值時很容易造成誤差；比利時的SDT-sherlog檢測儀在測量時需要不斷調(diào)整增益值，并且需要通過使用者來計算測量值，使增益值及測量值相加接近100，檢測結(jié)果具有可變性；英國的HATCH-SURE檢測儀在0-40db區(qū)間內(nèi)的測量值偏離真實值。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明要設(shè)計一種檢測結(jié)果準(zhǔn)確、價格低廉、易于操作控制、具有良好可讀性的組合式超聲波船舶水密艙艙口測漏儀及其操作方法。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

組合式超聲波船舶水密艙艙口測漏儀，包括發(fā)射器和接收器，所述的發(fā)射器包括電源模塊A、超聲波驅(qū)動模塊、超聲波發(fā)射探頭、超聲波功率調(diào)節(jié)及反饋模塊、單片機模塊A、顯示模塊A和無線通信模塊A；所述的電源模塊A包括升壓模塊和降壓模塊；所述的超聲波驅(qū)動模塊分別與電源模塊A、超聲波功率調(diào)節(jié)及反饋模塊和超聲波發(fā)射探頭連接，所述的單片機模塊A分別與顯示模塊A、無線通信模塊A和超聲波功率調(diào)節(jié)及反饋模塊連接；

所述的接收器包括超聲波接收探頭、前置正相信號放大器模塊、混頻模塊、反相信號放大器模塊、多階帶通濾波模塊、對數(shù)轉(zhuǎn)換及曲率恢復(fù)模塊、單片機模塊B、顯示模塊B、無線通信模塊B、電源模塊B、儲存模塊、音頻處理模塊和USB通信模塊；所述的單片機模塊B分別與前置正相信號放大器模塊、混頻模塊、反相信號放大器模塊、對數(shù)轉(zhuǎn)換及曲率恢復(fù)模塊、顯示模塊B和無線通信模塊B連接；所述的前置正相信號放大器模塊分別與超聲波接收探頭、電源模塊B和混頻模塊連接，所述的多階帶通濾波模塊分別與反相信號放大器模塊、對數(shù)轉(zhuǎn)換及曲率恢復(fù)模塊和音頻處理模塊連接；所述的音頻處理模塊與耳機或喇叭連接。

進一步地，所述的顯示模塊包括LCD顯示模塊或LED顯示模塊；所述的無線通信模塊包括433M無線通信模塊；所述的超聲波驅(qū)動模塊為超聲波BUCK驅(qū)動模塊；所述的單片機模塊B分別與鍵盤模塊和儲存模塊連接。

進一步地，所述的前置正相信號放大器模塊、反相信號放大器模塊為單片機增益可控模塊。

進一步地，所述的多階帶通濾波模塊包括多階帶通濾波器。

進一步地，所述的USB通信模塊作為通訊工具，通過USB通信模塊將接收器與電腦連接起來，將顯示模塊B及儲存模塊中的信息實時發(fā)送至電腦中。

進一步地，所述的鍵盤模塊用于選取開口值、儲存實時測量值、控制無線通信模塊B發(fā)送指令、調(diào)整顯示模塊B的亮度。

組合式超聲波船舶水密艙艙口測漏儀的操作方法，包括以下步驟：

A、檢測前，打開水密艙的下艙通道或者艙蓋預(yù)留口，將發(fā)射器放置于船舶水密艙艙底的居中位置；

B、在水密艙外使用接收器測量進出艙通道或者艙蓋預(yù)留口開口的超聲波分貝值，并將所測得的分貝值記為100％開口值；

C、關(guān)閉下艙通道或者艙蓋預(yù)留口；

D、使用超聲波接收探頭在靠近水密艙艙口密封結(jié)合處進行測量；

E、當(dāng)某處測得發(fā)射器發(fā)出的超聲波時，即判斷此處存在可疑漏點，當(dāng)某處測得的超聲波分貝值大于10％開口值時，則明確判斷此處漏點已不能滿足水密要求。

進一步地，步驟A所述的發(fā)射器的工作方法，包括以下步驟：

A1、開機，自檢，并檢查電源模塊A狀態(tài)；

A2、檢查無線通信模塊A的控制開關(guān)的狀態(tài)；如果是“打開”狀態(tài)，則轉(zhuǎn)步驟A3；否則轉(zhuǎn)步驟A4；

A3、等待接收器發(fā)送的無線信號指令，在接收到無線信號指令后轉(zhuǎn)步驟A4；

A4、由單片機模塊A產(chǎn)生方波信號并發(fā)送到超聲波驅(qū)動模塊；單片機模塊A同時根據(jù)無線通信模塊A接收到的無線信號控制方波的產(chǎn)生或停止；

A5、超聲波功率調(diào)節(jié)及反饋模塊根據(jù)檢測區(qū)域大小調(diào)整超聲波功率并將超聲波功率調(diào)整結(jié)果反饋到顯示模塊A；

A6、超聲波驅(qū)動模塊驅(qū)動超聲波發(fā)射器探頭發(fā)射超聲波。

進一步地，步驟A4所述的方波信號的核心頻率為39-41KHz。

進一步地，步驟D所述的接收器的工作方法，包括以下步驟：

D1、開機，自檢，并檢查電源模塊B狀態(tài)和儲存模塊狀態(tài)；

D2、檢查無線通信模塊A的控制開關(guān)的狀態(tài)；如果是“打開”狀態(tài)，則轉(zhuǎn)步驟D3，否則轉(zhuǎn)步驟D4；

D3、通過鍵盤模塊向單片機模塊B輸入指令，由單片機模塊B通過無線通信模塊B向發(fā)射器發(fā)送指令，控制發(fā)射器發(fā)出超聲波；

D4、從水密艙口漏出的微弱的超聲波信號由接收器的延伸探頭接收后，經(jīng)前置正相信號放大器模塊固定正相增益；經(jīng)由單片機模塊B控制混頻模塊進行頻譜的下變頻搬移，直接將超聲波信號轉(zhuǎn)化為人耳可聽到的20K以下的聲音頻率，完成頻率的變換，經(jīng)反相信號放大器模塊反相放大，經(jīng)多階帶通濾波模塊濾除雜波，最后將得到的有用的頻率分量分成兩路；

D5、一路通過對數(shù)轉(zhuǎn)換及曲率恢復(fù)模塊進行放大，經(jīng)單片機模塊B進行模數(shù)轉(zhuǎn)換后以伏特分貝dBV為單位顯示在顯示模塊B中并同步存入儲存模塊；另一路通過音頻處理模塊從耳機或揚聲器中實時播放出來。

進一步地，步驟D4所述的反相信號放大器模塊與前置放大器模塊同時受單片機模塊B控制，輸出后正相、反相增益相抵消，信號增益還原至原始真實值。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

1、本發(fā)明在技術(shù)方面解決了以下問題：通過兩級信號放大模塊(前置正相信號放大器模塊和反相信號放大器模塊)的固定正相、反相放大后得到無增益的超聲波信號，嚴(yán)謹?shù)倪€原并計算出超聲波相對值，同時記錄開口值及測量值，并將測得的結(jié)果實時顯示在顯示屏中并同步存入儲存模塊。

2、本發(fā)明的發(fā)射器產(chǎn)生的方波信號同時，根據(jù)接收器混頻模塊的設(shè)置增加了類似音樂/報警類的頻率，這使得發(fā)射器產(chǎn)生的超聲波信號具有唯一性，該方式有助于在惡劣工況下區(qū)別于自然環(huán)境中的超聲波(船舶在碼頭等處靠泊時，碼頭吊機、船用壓縮空氣、電焊機都會產(chǎn)生干擾性的超聲波)。

3、本發(fā)明的接收器通過兩級信號放大器在增益控制上保持一致，通過正相、反相放大設(shè)計巧妙的使得接收信號在放大后更好的還原。

4、本發(fā)明的接收器在對混頻模塊和帶通濾波模塊的設(shè)計上進行了組合優(yōu)化，經(jīng)混頻模塊得到的信號在以750Hz為中心頻率的帶通濾波器濾波后能更有效的濾除干擾。本發(fā)明的對混頻模塊在進行頻率的變換過程中保持調(diào)制方式不變，攜帶的信息不變，而且不產(chǎn)生失真。

5、本發(fā)明的接收器可同時顯示分貝值及開口值百分比，并將最近一次儲存的測量結(jié)果顯示在顯示屏下方，該儲存的測量結(jié)果包含了時間、100％開口值，測量值，及相對位置信息，為保證測量結(jié)果真實有效，儲存的測量結(jié)果具有不可更改性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的發(fā)射器結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明的接收器結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明的發(fā)射器工作流程示意圖。

圖4是本發(fā)明的接收器工作流程示意圖。

圖5是本發(fā)明的組合式測漏儀工作流程圖。

圖中：1、電源模塊A，2、超聲波驅(qū)動模塊，3、超聲波發(fā)射探頭，4、超聲波功率調(diào)節(jié)及反饋模塊，5、單片機模塊A，6、顯示模塊A，7、無線通信模塊A，8、超聲波接收探頭，9、前置正相信號放大器模塊，10、混頻模塊，11、反相信號放大器模塊，12、多階帶通濾波模塊，13、對數(shù)轉(zhuǎn)換及曲率恢復(fù)模塊，14、單片機模塊B，15、顯示模塊B，16、無線通信模塊B，17、電源模塊B，18、儲存模塊，19、鍵盤模塊，20、音頻處理模塊，21、耳機或喇叭，22、USB通信模塊。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行進一步地描述。如圖1-5所示，組合式超聲波船舶水密艙艙口測漏儀，包括發(fā)射器和接收器，所述的發(fā)射器包括電源模塊A1、超聲波驅(qū)動模塊2、超聲波發(fā)射探頭3、超聲波功率調(diào)節(jié)及反饋模塊4、單片機模塊A5、顯示模塊A6和無線通信模塊A7；所述的電源模塊A1包括升壓模塊和降壓模塊；所述的超聲波驅(qū)動模塊2分別與電源模塊A1、超聲波功率調(diào)節(jié)及反饋模塊4和超聲波發(fā)射探頭3連接，所述的單片機模塊A5分別與顯示模塊A6、無線通信模塊A7和超聲波功率調(diào)節(jié)及反饋模塊4連接；

所述的接收器包括超聲波接收探頭8、前置正相信號放大器模塊9、混頻模塊10、反相信號放大器模塊11、多階帶通濾波模塊12、對數(shù)轉(zhuǎn)換及曲率恢復(fù)模塊13、單片機模塊B14、顯示模塊B15、無線通信模塊B16、電源模塊B17、儲存模塊18、音頻處理模塊20和USB通信模塊22；所述的單片機模塊B14分別與前置正相信號放大器模塊9、混頻模塊10、反相信號放大器模塊11、對數(shù)轉(zhuǎn)換及曲率恢復(fù)模塊13、顯示模塊B15和無線通信模塊B16連接；所述的前置正相信號放大器模塊9分別與超聲波接收探頭8、電源模塊B17和混頻模塊10連接，所述的多階帶通濾波模塊12分別與反相信號放大器模塊11、對數(shù)轉(zhuǎn)換及曲率恢復(fù)模塊13和音頻處理模塊20連接；所述的音頻處理模塊20與耳機或喇叭21連接。

進一步地，所述的顯示模塊包括LCD顯示模塊或LED顯示模塊；所述的無線通信模塊包括433M無線通信模塊；所述的超聲波驅(qū)動模塊2為超聲波BUCK驅(qū)動模塊；所述的單片機模塊B14分別與鍵盤模塊19和儲存模塊18連接。

進一步地，所述的前置正相信號放大器模塊9、反相信號放大器模塊11為單片機增益可控模塊。

進一步地，所述的多階帶通濾波模塊12包括多階帶通濾波器。

進一步地，所述的USB通信模塊22作為通訊工具，通過USB通信模塊22將接收器與電腦連接起來，將顯示模塊B15及儲存模塊18中的信息實時發(fā)送至電腦中。

進一步地，所述的鍵盤模塊19用于選取開口值、儲存實時測量值、控制無線通信模塊B16發(fā)送指令、調(diào)整顯示模塊B15的亮度。

組合式超聲波船舶水密艙艙口測漏儀的操作方法，包括以下步驟：

D、檢測前，打開水密艙的下艙通道或者艙蓋預(yù)留口，將發(fā)射器放置于船舶水密艙艙底的居中位置；

E、在水密艙外使用接收器測量進出艙通道或者艙蓋預(yù)留口開口的超聲波分貝值，并將所測得的分貝值記為100％開口值；

F、關(guān)閉下艙通道或者艙蓋預(yù)留口；

D、使用超聲波接收探頭8在靠近水密艙艙口密封結(jié)合處進行測量；

E、當(dāng)某處測得發(fā)射器發(fā)出的超聲波時，即判斷此處存在可疑漏點，當(dāng)某處測得的超聲波分貝值大于10％開口值時，則明確判斷此處漏點已不能滿足水密要求。

進一步地，步驟A所述的發(fā)射器的工作方法，包括以下步驟：

A1、開機，自檢，并檢查電源模塊A1狀態(tài)；

A2、檢查無線通信模塊A7的控制開關(guān)的狀態(tài)；如果是“打開”狀態(tài)，則轉(zhuǎn)步驟A3；否則轉(zhuǎn)步驟A4；

A3、等待接收器發(fā)送的無線信號指令，在接收到無線信號指令后轉(zhuǎn)步驟A4；

A4、由單片機模塊A5產(chǎn)生方波信號并發(fā)送到超聲波驅(qū)動模塊2；單片機模塊A5同時根據(jù)無線通信模塊A7接收到的無線信號控制方波的產(chǎn)生或停止；

A5、超聲波功率調(diào)節(jié)及反饋模塊4根據(jù)檢測區(qū)域大小調(diào)整超聲波功率并將超聲波功率調(diào)整結(jié)果反饋到顯示模塊A6；

A6、超聲波驅(qū)動模塊2驅(qū)動超聲波發(fā)射器探頭發(fā)射超聲波。

進一步地，步驟A4所述的方波信號的核心頻率為39-41KHz。

進一步地，步驟D所述的接收器的工作方法，包括以下步驟：

D1、開機，自檢，并檢查電源模塊B17狀態(tài)和儲存模塊18狀態(tài)；

D2、檢查無線通信模塊A7的控制開關(guān)的狀態(tài)；如果是“打開”狀態(tài)，則轉(zhuǎn)步驟D3，否則轉(zhuǎn)步驟D4；

D3、通過鍵盤模塊19向單片機模塊B14輸入指令，由單片機模塊B14通過無線通信模塊B16向發(fā)射器發(fā)送指令，控制發(fā)射器發(fā)出超聲波；

D4、從水密艙口漏出的微弱的超聲波信號由接收器的延伸探頭接收后，經(jīng)前置正相信號放大器模塊9固定正相增益；經(jīng)由單片機模塊B14控制混頻模塊10進行頻譜的下變頻搬移，直接將超聲波信號轉(zhuǎn)化為人耳可聽到的20K以下的聲音頻率，完成頻率的變換，經(jīng)反相信號放大器模塊11反相放大，經(jīng)多階帶通濾波模塊12濾除雜波，最后將得到的有用的頻率分量分成兩路；

D5、一路通過對數(shù)轉(zhuǎn)換及曲率恢復(fù)模塊13進行放大，經(jīng)單片機模塊B14進行模數(shù)轉(zhuǎn)換后以伏特分貝dBV為單位顯示在顯示模塊B15中并同步存入儲存模塊18；另一路通過音頻處理模塊20從耳機或揚聲器中實時播放出來。

進一步地，步驟D4所述的反相信號放大器模塊11與前置放大器模塊同時受單片機模塊B14控制，輸出后正相、反相增益相抵消，信號增益還原至原始真實值。

本發(fā)明不局限于本實施例，任何在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)的等同構(gòu)思或者改變，均列為本發(fā)明的保護范圍。