1.制冷剂的泄漏是空调在使用过程中常常出现的故障之一，一旦发生泄漏，在很短的时间内制冷系统就会因此而无法正常工作。国家和制冷行业对空调器的年泄漏量有着严格的要求，因此检漏成为了空调制冷系统十分重要的～项制造工艺，选择何种检漏技术对空　调的质量至关重要。目前国内相关行业主要选用的检漏方法有：目测检漏、肥皂水检漏、氮气水检漏、卤素灯检漏、气体差压检漏、电子检漏、荧光检漏、氦质谱检漏　和真空保压检漏等方法。这些方法往往都存在着检测　精确度低、检测速度慢、无法确定泄漏源位置、无法实　现在位检测等明显缺陷。为了改善传统方法的不足，本文创新采用基于ＬａｂＶＩＥＷ的应力波技术来实现空调管道泄漏的检测。ＬａｂＶＩＥＷ是基于Ｇ语言的虚拟仪器开发平台，其友好　的用户界面、丰富的Ｖｌ函数、向导式的工具等可以极大地方便工程技术人员编程，并且能有效地提高系统　的灵活性和可扩展性。应力波是结构变形或破坏时释放应变能的一种弹性波。应力波法检漏的基本思想是：当管道发生泄漏时，在泄漏点处就会产生应力波，该应力波以一定的速度向管道两端传播，利用设置在　管道两端的传感器检测到自泄漏点处传来的应力波信号，就可以进行泄漏判断，并根据管道两端传感器检测　到的信号时间差即可进行泄漏源的定位。这种检测方法使用设备少、系统成本低、操作简单灵活，大大提高了检测的精确度和速度，并可以实现空调管道的实时在位检测。

２管道检漏系统的实现

２．１　系统整体结构设计 根据空调制冷系统管道的一些特点，笔者在此搭建了模拟试验台。其整体试验系统硬件结构组成如图　１所示。　Ａ、Ｂ为设置在管道两端的传感器　图１系统硬件结构组成　系统所需的硬件设备有模拟管道、加速度传感器、信号调理设备、数据采集卡以及ＰＣ机等。其中模拟管道采用长度Ｌ＝２．４　ｍ、直径Ｄ＝５０　ｍｍ、壁厚ｅ＝１　ｍｍ的不锈钢管材，通过外部激励模拟管道泄漏时产　生应力波。Ａ、Ｂ两传感器采用低成本、低功耗、功能　完善的ＡＤＸＬ２０２Ｅ加速度传感器，放置在管道的两端，距离Ｌ　＝Ｌ＝２．４　ｍ。信号调理设备主要是信号　放大器，尽量放置在靠近信号源的位置，以提高信噪　比，便于后续处理。数据采集卡采用低价位Ｂ系列１６　位多功能数据采集卡ＰＣＩ－６０１３，它具有１６个单端或８个差分双端的模拟输入通道，模拟电压输入范围为Ｉ－１０　Ｖ，８个数字Ｉ／Ｏ通道，２００　ＫＨｚ的Ａ／Ｄ采样率。　

２．２泄漏源定位原理　本系统采用时差法定位技术，因其响应速度快、定　位精度高，定位原理简单而具有很强的适用性。其基　本原理如图２所示。　图２时差法定位原理　泄漏源定位公式为：１ＬＡ：÷（Ｌ＋　・Ａｔ）　（１）二式中　￡　——泄漏点Ｃ与传感器Ａ的距离——管道的总长度——管道介质中应力波的传播速度△￡——为Ａ、Ｂ两传感器接收到应力波的时间差　由此可知，泄漏源定位的关键在于如何确定应力波传播速度和时间差△　。　理论上波速受介质种类、温度、密度、压力、热比以及传播路径等因素的影响，但考虑到实际情况中管道的长度非常短，而应力波的传播速度又非常快，可以近　似认为应力波在管道中传播的过程中速度是固定不变的，取　＝１２００　ｍ／ｓ。　３系统软件部分设计　系统的软件设计是整个检漏系统设计的核心，也是系统主要的组成部分。其总程序框图如图３所示。图３系统的总程序框图　

３．１信号采集　本系统的软件设计既要适应于实际测量信号又要　适应于理论分析信号，因此在信号采集阶段我们用一个条件结构来控制选择信号类型。其中实际测量信号的程序框图如图４所示。图４实测信号子ｖｉ程序框图　在此程序中，利用外部输入控件“ｐｈｙｓｉｃａｌ　ｃｈａｎ－　ｎｅｌｓ　１、２”来控制ＤＡＱ卡物理通道的使用，利用“ｒａｔｅ”、　“ｓａｍｐｌｅｓ　ｐｅｒ　ｃｈａｎｎｅｌ”、“ｓａｍｐｌｅ　ｍｏｄｅ”来控制ＤＡＱ卡的　采样率、每通道采样数以及采样模式的选择。　其中如何正确设置采样频率是一个关键问题，采　样率过低可能导致采集的信号频率发生畸变，从而产生混频现象。根据奈奎斯特定理，为了防止发生混频，最低采样频率必须是信号频率的两倍，即　≥２，ｏ而　采样频率过高又可能会导致没有足够的内存或硬盘存　储数据，不利于系统长时间采集。本实验系统中，管道的长度Ｌ：２．４　ｍ，假设应力波波速为＝１２００　ｍ／ｓ，实　验所需精度为±１％，则为了达到精度要求，时间间隔　应该小于２０ｓ。初设系统采样频率　＝１００ｋＨｚ，则每两个采样点之间的时间间隔为１０　ｓ，又因为本系统采用两通道同时采样，所以两系统对应点的时间间隔为５ｓ，由此可知，采样率，ｓ＝１００　ｋＨｚ完全可以满足系统的精度要求。

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３．２信号分析　信号分析阶段主要是实现信号的滤波，泄漏的判断以及泄漏源的定位。　１）信号的滤波　在实际测量中，由于受到周围环境的影响，采集卡接受到的信号中往往含有大量的噪声信号。因此，在　对信号进行分析前要先进行滤波处理，将高频噪声信号滤除，保留低频有用信号。现以某时刻采集到的信号为例，说明滤波效果。　程序中采用巴特沃斯滤波器对信号进行滤波，上限截　止频率为５００Ｈｚ，滤波阶次为７次。滤波前后的波形如图５所示。　图５滤波前后的波形　２）泄漏的判断　通过此模块可以测量信号任意时刻的值，从而实时的了解信号的状况。将测量的信号值与一固定阀值　相比较，判断信号是否在正常的范围之内，若信号超出正常的范围，则可判断泄漏的发生，发出报警信号，并调用泄漏源定位程序。３）泄漏源的定位此模块的主要作用是当泄漏发生时利用滤波后的　信号来进行泄漏源位置的确定。由公式（１）可知，要想确定泄漏源的具体位置，必须要确定应力波传播到两传感器的时间差△　。　确定时间差的基本思想是：通过大量实验确定　一个合适的阀值，当传感器检测到的应力波信号幅值　首次超过此阀值时，记录下此时对应的采样点数ｎ，时间差△即可由公式（２）算出。　Ａｔ＝　（２）　＝　（２）　式中ｎ　、ｎ　为传感器Ａ、Ｂ检测到的信号首次超过阀值时对应的采样点数；．为系统采样频率。此模块的程　序框图如图６所示。　图６定位子ｖｉ程序框图在实际编程过程中，因为传感器检测到的应力波　信号经过处理后是围绕着零值上下波动，所以首先用　一个“绝对值”函数将负值转化为正值，这样在设置阀　值时就只需要设置一个正阀值即可，方便理解。然后　用一个“数据转换”函数将信号从动态数据类型转化　为数组数据类型，此数组元素为每个采样点对应的采　样值。经类型转化后的数组数据流经“以阀值插值一　维数组”函数，即可找出首次超过阀值时对应的采样　点位置。其中“以阀值插值一维数组”函数的作用是　计算第一个元素和“过阀值的Ｙ”之间的小数距离，返　回索引，“过阀值的Ｙ”可置于“数字或点的数组”数组的该位置上，作为线性插值。该函数的优点是不识别　斜率为负的索引，这样就可以保证所检测到的值的准　确性。

４实验验证　在模拟管道上距离Ａ端传感器０．６ｍ、１．２　ｍ、　１．８　ｍ的位置上各进行ｌ０次外部激励，作为模拟泄漏。其检测平均结果如表１所示。　表１检测结果实际激励点距　时间差　的　的平均绝对　相对　Ａ的距离（ｍ）　平均值（ｓ）　值（ｍ）　误差（ｍ）　误差（％）　０．６　—０．００ｏ９６２　０．６２３　０．０２３　０．９５８　１．２　０．０ＯＯＯ４１　１．２２５　０．Ｏ２５　１．０４２　１．８　Ｏ．０ｏ１Ｏ４５　１．８２７　０．０２７　１．１２５　由于计算机的强大运算能力，检测结果几乎是在　泄漏事件发生的瞬间给出。由实验结果可以看出，本系统能够快速、准确、可靠的检测出管道上发生的微小泄漏，完全弥补了传统方法检测速度慢、精度低、无法实现在位检测的缺点。

５结论　利用应力波原理在ＬａｂＶＩＥＷ环境下开发的空调　管道泄漏检测系统能够快速、准确、可靠的检测并定位　管道上的微小泄漏源，与传统的检测方法相比具有性　价比高、通用性强、易于开发和扩展、检测速度快、精度　高、系统稳定可靠等优点。创新点：首次将应力波原理应用于空调管道的泄　漏检测中，并在ｌａｂｖｉｅｗ环境下设计编制系统的软件程序，能够快速、准确、可靠的检测出管道泄漏的发生，并确定泄漏源的位置。