Как влияет избыточное давление на частичные разряды и газы?

При сравнении стандартных ультразвуковых детекторов у вас может сложиться впечатление, что утечки газов и частичные разряды (ЧР) испускают только звук на ультразвуковых частотах (обычно около 40 кГц), и для их обнаружения следует использовать только этот диапазон частот. Однако это не правда - в некоторых случаях это может быть оправданно, но в других это может привести к «потере» других потенциально опасных источников звука (Рис. 1).

Наиболее подходящий диапазон частот, используемый для обнаружения, зависит от нескольких различных факторов. Типичные утечки газов под избыточным давлением или частичные разряды генерируют широкополосный звук, который простирается от слышимых звуковых до ультразвуковых частот. Важно отметить, что типичная среда в которой обнаруживаются такие проблемы - не полностью бесшумная, а промышленная с различными уровнями фонового шума.

Рисунок 1: Зависимость уровня звука издаваемого утечкой (синий цвет) и фоновым шумом (оранжевый цвет) от частоты возникновения события.

Однако, фоновый шум может проявляться и на более высоких частотах. В этих случаях устройство для обнаружения должно иметь возможность различать источники звука, которые подразумевает утечку, от других источников звука. Большинство акустических датчиков и камер на рынке сегодня позволяют пользователю вручную отфильтровывать любые мешающие шумы, используя ползунки для выбора диапазона частот, который наиболее подходит для обнаружения утечки. Данный подход требует наличие опытного оператора, который сможет грамотно отфильтровать все фоновые шумы таким образом, чтобы не исключить сам источник проблемы. Другими словами, данный метод увеличивает риск возникновения ошибок и  значительно увеличивает риск того, что многие проблемы останутся незамеченными.

У Noiseless Acoustics другой подход: камера NL автоматически обнаруживает звуки, которые напоминают утечки воздуха, давая лучшие результаты при меньших усилиях, требуемых от пользователя. Более того, по умолчанию камера удаляет практически все мешающие помехи.

Расстояние до источника проблемы играет важную роль в выборе частоты. Чем выше частота, тем быстрее звуки затухают на расстоянии, что ухудшает чувствительность и дальность обнаружения. С расстояния в  1 метр камера способна улавливать звуки, которые выше 0 дБ. (Для примера: небольшая утечка или ЧР среднего размера издают звук на 40 дБ). С расстояния около 100 метров фиксируются звуки с частотой 1 кГц. С расстояния около 10 метров фиксируются звуки с частотой 100 кГц (Рис. 2).

Рисунок 2: Зависимость расстояния обнаружения от частоты издаваемого звука.

ЧР обычно возникают на поверхности электроэнергетических объектов, находящихся под рабочим напряжением. Соблюдение минимально допустимых расстояний до токоведущих частей не позволяет приблизиться к источнику проблемы. Как видно из графика на рис.2 обнаружение ЧР на типичных частотах их возникновения (10 кГц-30 кГц) составляет приблизительно диапазон от  20  до 45 метров, что является основным преимуществом при обнаружении ЧР на расстоянии (рис.3).

Рисунок 3: Поиск процесса обнаружения ЧР при соблюдении минимально допустимых расстояний для человека.

Эффективность использования камеры на высоких частотах, связанная с количеством используемых микрофонов

Для обнаружения сверхвысокочастотных источников звука акустическая камера должна иметь множество микрофонов, желательно достаточно близко друг к другу. В противном случае возникнут проблемы с пространственным сглаживанием, что означает ошибочные результаты и отображение источника звука в  недопустимых местах. Есть соблазн включить более высокую частоту поддержки в акустическую камеру для маркетинговых целей, так как более высокие цифры часто выглядят лучше. Реальность такова, что использование слишком высоких частот не даст никаких преимуществ и вместо этого ухудшит производительность.

Камера NL оснащена предустановками на базе искусственного интеллекта для обнаружения и анализа частичных разрядов. Частотный диапазон камеры и сетка микрофона оптимизированы для этих целей и камера автоматически удаляет мешающие шумы. Это приводит к тому, что чувствительность и дальность обнаружения становятся ведущими на рынке. Кроме того, камера NL очень проста в эксплуатации и ее использование требует минимальной подготовки.