一种泄露检测装置及泄露检测方法

技术领域

本发明涉及检测技术领域，尤指一种泄露检测装置及泄露检测方法。

背景技术

对于目前的压力容器是否发生泄露的检测方法有气泡检测法，该种检测法为：通过向待检测容器内充入一定压力的示漏气体后放入液体中，气体通过漏孔进入周围的液体形成气泡，气泡形成的地方就是漏孔存在的位置，根据气泡形成的速率、气泡的大小以及所用气体和液体的物理性质，可以计算出漏孔的泄漏率。

然而，气泡检测法属于非无损检测方法，需要对待检测容器进行拆卸，容易造成二次损坏，同时该方法是通过人眼作为观测工具，记录泄漏气泡数量，耗时耗力，容易引入误差，而且对于微泄漏的情况，运用气泡法更加耗时。

因此，如何实现无损检测方法，以避免对待检测容器造成二次损坏，同时还可以实现对微泄露情况的检测，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种泄露检测装置及泄露检测方法，用以实现无损检测方法，以避免对待检测容器造成二次损坏，同时还可以实现对微泄露情况的检测，提高检测灵敏度。

第一方面，本发明实施例提供了一种泄露检测装置，包括：传感器、信号放大电路、处理器；

所述传感器用于：在待检测容器产生振动时，采集振动时的振动频率并转换为对应的电信号；

所述信号放大电路用于：对转换后的电信号进行放大处理，得到放大信号；

所述处理器用于：基于所述放大信号，对所述待检测容器是否发生泄露进行检测；

其中，所述信号放大电路包括：第一放大子电路、第二放大子电路、滤波子电路和第三放大子电路；

所述第一放大子电路用于：对所述电信号进行信噪比提高处理和差分处理，得到双相信号；

所述第二放大子电路用于：对所述双相信号进行运算放大处理和单双相转换处理，得到单相信号；

所述滤波子电路用于：对所述单相信号进行滤波处理；

所述第三放大子电路用于：对所述滤波处理后的所述单相信号进行增益处理和带载提高处理后输出所述放大信号。

第二方面，本发明实施例提供了一种泄露检测方法，包括：

获取待检测容器产生振动时的振动频率，并将所述振动频率转换为对应的电信号；

对所述电信号进行放大处理，得到放大信号；

基于预设采样频率，对所述放大信号进行转换处理，得到频域分布图；

确定所述频域分布图中参考频率范围内的曲线的积分面积，得到参考面积；

根据预设判断次数内所述参考面积与预设面积的大小关系的出现概率，确定所述待检测容器是否发生泄露；

其中，所述放大信号采用以下方式得到：

对所述电信号进行信噪比提高处理和差分处理，得到双相信号；

对所述双相信号进行运算放大处理和单双相转换处理，得到单相信号；

对所述单相信号进行滤波处理；

对所述滤波处理后的所述单相信号进行增益处理和带载提高处理后输出所述放大信号。

本发明有益效果如下：

本发明实施例提供的一种泄露检测装置及泄露检测方法，通过泄露检测装置中的信号放大电路，实现对电信号的三级放大，从而可以将微弱的电信号进行有效地放大，以便于处理器可以基于放大信号，判断待检测容易是否发生泄露，实现微泄露情况的检测，提高检测灵敏度；并且，在待检测容器形成声发射源而产生弹性振动时，传感器可以检测到该弹性振动的振动频率，再基于信号放大电路的放大处理后，使得处理器可以检测待检测容器是否发生了泄露，从而可以基于声发射技术实现对待检测容器的泄露情况进行检测，实现了无损检测，避免了对待检测容器造成二次损坏。

附图说明

图1为本发明实施例中提供的一种信号放大电路的结构示意图；

图2为本发明实施例中提供的第一放大子电路的结构示意图；

图3为本发明实施例中提供的第二放大子电路的结构示意图；

图4为本发明实施例中提供的滤波子电路的结构示意图；

图5为本发明实施例中提供的第三放大子电路的结构示意图；

图6为本发明实施例中提供的电源管理子电路的结构示意图；

图7为本发明实施例中提供的一种泄露检测装置的结构示意图；

图8为本发明实施例中提供的屏蔽盒的结构俯视图；

图9为本发明实施例中提供的信号采集程序的控制框图；

图10为本发明实施例中提供的具体实施例的流程图；

图11为本发明实施例中提供的一种泄露检测方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明实施例提供的一种泄露检测装置及泄露检测方法的具体实施方式进行详细地说明。需要说明的是，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

对于目前的压力容器是否发生泄露的检测方法包括：无损检测法和非无损检测法；其中，非无损检测法包括气泡检测法，该种检测法为：通过向待检测容器内充入一定压力的示漏气体后放入液体中，气体通过漏孔进入周围的液体形成气泡，气泡形成的地方就是漏孔存在的位置，根据气泡形成的速率、气泡的大小以及所用气体和液体的物理性质，可以计算出漏孔的泄漏率。

无损检测法包括：红外热成像法、超声波检测法、以及声发射检测法；

红外热成像法：其原理为当待检测容器发生泄漏时，泄漏处的温度将下降，因此存在泄漏的设备表面温度会降低，形成温度场的扰动。利用红外热成像技术就可以得到待检测容器表面的温度场，从而通过观察待检测容器泄漏形成的温度场扰动来进行检漏和定位。

超声波检测法：当待检测容器内部存放的是气体且发生泄漏时，由于内外压差较大，气体会从漏孔冲出。当漏孔尺寸较小且雷诺系数较高时，冲出气体形成湍流，湍流在漏孔附近产生一定频率的声波，声波振动的频率与漏孔尺寸有关，漏孔较大时人耳可听到漏气声，漏孔很小且声波频率大于20kHz时，人耳就无法听到，此时通过捕获高频短波信号则可进行检漏，同时利用超声的强度随传播距离的增加而迅速下降这一指向性特点可以进行泄漏定位。

声发射检测法：当待检测容器表面受到应力的作用之后形成声发射源，声发射源通过材料本身传播声发射信号，从而使材料表面产生弹性振动，微弱的弹性振动被声发射传感器感知，并将这种微弱振动能量转化成电信号，电信号经过放大器的放大作用被系统采集，系统对数据进行分析处理，显示并记录特征信号，再由特征信号判断待检测容器是否存在缺陷，推断待检测容器是否发生泄漏或者断裂。

基于此，在一个或多个实施例中，可以基于声发射检测技术，在实现无损检测方法，以避免对待检测容器造成二次损坏的基础上，实现对微泄露情况的检测，提高检测灵敏度。

参见图1所示的信号放大电路的结构示意图，信号放大电路包括：第一放大子电路10、第二放大子电路20、滤波子电路30和第三放大子电路40；

第一放大子电路10用于：对电信号进行信噪比提高处理和差分处理，得到双相信号；

第二放大子电路20用于：对双相信号进行运算放大处理和单双相转换处理，得到单相信号；

滤波子电路30用于：对单相信号进行滤波处理；

第三放大子电路40用于：对滤波处理后的单相信号进行增益处理和带载提高处理后输出。

其中，对于第一放大子电路输出的双相信号可以包括两个子信号，且这两个子信号的大小相等且相位相反。

如此，可以实现对电信号的三级放大，从而可以将微弱的电信号进行有效地放大，以便于处理器可以基于放大后的信号，判断待检测容易是否发生泄露，实现微泄露情况的检测，提高检测灵敏度。

下面分别对信号放大电路中的各结构进行详细介绍。

1、第一放大子电路。

在一个或多个实施例中，参见图2所示的第一放大子电路10的结构示意图，第一放大子电路10包括：差分处理模块11、信噪比提高模块12、偏置电压生成模块w1和第一滤波模块14；

信噪比提高模块12和偏置电压生成模块w1均具有两个，第一放大子电路10的第一输入端(如D+)与差分处理模块11之间、以及第一放大子电路10的第二输入端(如D-)与差分处理模块11之间均依次设有信噪比提高模块12和偏置电压生成模块w1；第一滤波模块14分别与差分处理模块11和电源端VIN电连接；

信噪比提高模块12用于：对电信号进行降噪处理、阻抗匹配处理和钳位处理后输入至偏置电压生成模块w1中；

偏置电压生成模块w1用于：基于信噪比提高模块12处理后的信号，产生对应的第一偏置电压信号；

第一滤波模块14用于：对电源端VIN提供的电源信号进行滤波处理后输出至差分处理模块11中；

差分处理模块11用于：对第一偏置电压信号和第一滤波模块14输出的信号进行映射处理，并映射处理后的信号进行差分处理，得到双相信号。

如此，可以通过差分处理模块、信噪比提高模块、偏置电压生成模块和第一滤波模块，实现对电信号的信噪比提高处理和差分处理，使得第一放大子电路输出双相信号，进而使得第一放大子电路具有高共模抑制比，提高了电信号的信噪比，提高了抗干扰能力。

在一个或多个实施例中，如图2所示，差分处理模块11包括：对称设置的第一三极管T1和第二三极管T2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和恒流二极管D1；

差分处理模块11具有第一输入端、第二输入端、第一输出端(即c1端)和第二输出端(即c2端)；

第一三极管T1的基极和第二三极管T2的基极分别与两个偏置电压生成模块w1一一对应电连接，第一三极管T1的发射极与第一电阻R1的第一端电连接，第一三极管T1的集电极分别与第二电阻R2的第一端和第一输出端电连接；

第二三极管T2的发射极与第三电阻R3的第一端电连接，第二三极管T2的集电极分别与第四电阻R4的第一端和第二输出端电连接；

第一电阻R1的第二端和第三电阻R3的第二端均与恒流二极管D1的正极电连接；

第二电阻R2的第二端和第四电阻R4的第二端均与电源端VIN和第一滤波模块14电连接；

恒流二极管D1的负极与接地端GND电连接。

其中，第一三极管T1和第二三极管T2可以但不限于选用一对NPN三极管，以降低两个三极管的输入电阻，提高对电信号的敏感度，在实现对低噪声信号的处理的基础上，可以广泛运用于低噪声的信号放大电路中。

在图2中，第一电阻R1至第四电阻R4可以共同构成放大倍数的控制，比如通过第一三极管T1、第一电阻R1和第二电阻R2可以实现5倍的增益放大，那么通过对称设置，差分处理模块11可以实现10倍的增益放大。当然，在一个或多个实施例中，差分处理模块11的增益放大倍数并不限于10倍，此处只是举例说明而已。

并且，继续结合图2所示，第一电阻R1和第三电阻R3均与恒流二极管D1的正极电连接，该恒流二极管D1受到两个三极管的基极的偏置电压的影响，可以处于恒流工作状态，当对电信号进行放大的同时，还可以在电信号为单相信号时，将其转换为双相的差分信号(也即双相信号)，从而可以提高信噪比，提高抗干扰能力。

在一个或多个实施例中，在此差分处理模块中，第一三极管和第二三极管可以将基极输入的信号反馈且映射至集电极输出的信号中，使得从集电极输出的信号具有基极输入的信号的信息且具有较高的信噪比和放大效果，同时还可以实现差分处理，从而得到双相信号，实现差分处理模块的功能。

在一个或多个实施例中，差分处理模块11的具体结构并不限于图2中所示，还可以设置为其他可以实现差分处理模块11功能的结构，在此不作限定。

在一个或多个实施例中，如图2所示，信噪比提高模块12包括：串联设置的磁珠FB、第一电容C1、第五电阻R5和钳位二极管D2。

其中，钳位二极管D2可以但不限于为由两个串联设置的快速开关二极管实现。

并且，磁珠FB设于信号输入端D+与第一电容C1之间，磁珠FB用于抑制电信号的高频噪声和尖峰干扰，吸收静电脉冲，从而可以降低噪声；第一电容C1可以实现隔直通交的作用，第五电阻R5可以对电信号的阻抗进行匹配；钳位二极管D2可以对节点N1的电位进行钳位处理，使得节点N1的电压范围可以维持在目标电压范围(例如但不限于-0.7V至+0.7V)之间，超出该范围的信号将被视为干扰信号，且干扰信号可以通过钳位二极管D2传输至接地端GND，从而实现对电信号进行降噪处理、阻抗匹配处理和钳位处理。

在一个或多个实施例中，信噪比提高模块12的具体结构并不限于图2中所示，还可以设置为其他可以实现信噪比提高模块12功能的结构，在此不作限定。

在一个或多个实施例中，如图2所示，第一滤波模块14包括：并联设于接地端GND与差分处理模块11之间的第二电容C2和第三电容C3。

其中，第二电容C2的第一端和第三电容C3的第一端均分别与电源端VIN和差分处理模块11电连接，第二电容C2的第二端和第三电容C3的第二端均与接地端GND电连接。

如此，通过第二电容C2和第三电容C3，可以对电源端VIN输入的电源信号进行滤波处理，确保输入至差分处理模块11的电源信号为稳定的电压信号。

在一个或多个实施例中，第一滤波模块14的具体结构并不限于图2中所示，还可以设置为其他可以实现第一滤波模块14功能的结构，在此不作限定。

在一个或多个实施例中，如图2所示，偏置电压生成模块w1包括：第十一电容C11、第十五电阻R15和第十六电阻R16；

偏置电压生成模块w1具有输入端(也即节点N1)和输出端；

第十一电容C11的第一端与输入端电连接，第十一电容C11的第二端分别与第十五电阻R15的第一端和第十六电阻R16的第一端电连接；

第十五电阻R15的第二端与电源端VIN电连接；

第十六电阻R16的第二端与接地端GND电连接。

其中，第十一电容C11可以作为耦合电容；第十五电阻R15和第十六电阻R16可以对电源端VIN提供的电源信号进行分压处理，从而可以向第一三极管T1和第二三极管T2的基极提供偏置电压，使得第一三极管T1和第二三极管T2具有一个稳定的静态工作点，使其能够不失真地进行放大处理和差分处理。

在一个或多个实施例中，偏置电压生成模块w1的具体结构并不限于图2中所示，还可以设置为其他可以实现偏置电压生成模块w1功能的结构，在此不作限定。

总之，在一个或多个实施例中，如图2所示，第一放大子电路10可以首先对电信号进行降噪处理、阻抗匹配处理和钳位处理，然后经第十五电阻R15和第十六电阻R16的分压作用，可以为第一三极管T1和第二三极管T2的基极提供偏置电压，再经过第一电阻R1至第四电阻R5的放大作用，可以将第一三极管T1和第二三极管T2的基极的信号映射至集电极输出的信号中，且消除了干扰，实现了放大和差分处理，从而实现了对电信号的信噪比提高处理和差分处理，输出双相信号。

2、第二放大子电路。

在一个或多个实施例中，参见图3所示的第二放大子电路的结构示意图，第二放大子电路20包括：偏置电压生成模块w1、运算放大模块21、第二滤波模块23和输出控制模块w2；

偏置电压生成模块w1设于第一放大子电路的输出端(如c1和c2)与运算放大模块21之间；第二滤波模块23设于电源端VIN与运算放大模块21之间；输出控制模块w2设于运算放大模块21的输出端与滤波子电路之间；

偏置电压生成模块w1用于：基于双相信号产生对应的第二偏置电压信号；

第二滤波模块23用于：对电源端VIN提供的电源信号进行滤波处理后输出至运算放大模块21中；

运算放大模块21用于：根据第二偏置电压信号启动运算放大功能，并在运算放大功能开启时，对第二偏置电压信号进行运算放大处理和单双相转换处理，得到单相信号；

输出控制模块w2用于：对单相信号进行阻抗匹配处理。

如此，通过第二放大子电路可以进一步提高信噪比，同时还可以将双相信号转换为单相信号，实现电信号的进一步处理和放大，从而实现第二放大子电路的功能。

在一个或多个实施例中，如图3所示，运算放大模块21包括：第一运算放大器OT1、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9和第四电容C4；

第一运算放大器OT1的第一输入端分别与第六电阻R6的第一端、第七电阻R7的第一端、第四电容C4的第一端电连接，第一运算放大器OT1的第二输入端分别与第八电阻R8的第一端和第九电阻R9的第一端电连接，第一运算放大器OT1的第三输入端与第二滤波模块23电连接，第一运算放大器OT1的第四输入端与接地端GND电连接，第一运算放大器OT1的输出端分别与第六电阻R6的第二端和第四电容C4的第二端电连接；

偏置电压生成模块w1具有两个，第七电阻R7的第二端和第八电阻R8的第二端分别与两个偏置电压生成模块w1一一对应电连接；也即，第七电阻R7的第二端与其中一个偏置电压生成模块w1电连接，第八电阻R8的第二端与另一个偏置电压生成模块w1电连接；

第九电阻R9的第二端与接地端GND电连接。

其中，第一运算放大器OT1可以但不限于选用对称性好的器件；第六电阻R6至第八电阻R8作为增益控制电阻，可以完成n倍(例如但不限于2倍)的增益放大；第九电阻R9可以作为第一运算放大器OT1的第二输入端的平衡电阻，以减少失调电流对第一运算放大器OT1输出的影响；第四电容C4可以作为补偿电容，以避免第一运算放大器OT1出现自激振荡，从而保证第一运算放大器OT1可以正常稳定地工作。

并且，第一运算放大器OT1的第一输入端和第二输入端均与偏置电压生成模块w1电连接，使得偏置电压生成模块w1产生的第二偏置电压可以传输至第一运算放大器OT1中，通过第二偏置电压可以向第一运算放大器OT1提供静态工作点，使得第一运算放大器OT1工作在线性区，从而实现对双相信号的放大处理和单双相转换处理，得到单相信号。

在一个或多个实施例中，运算放大模块21的具体结构并不限于图3中所示，还可以设置为其他可以实现运算放大模块21功能的结构，在此不作限定。

在一个或多个实施例中，如图3所示，第二滤波模块23包括：第五电容C5、第六电容C6和第一电感L1；

第五电容C5的第一端和第六电容C6的第一端均与接地端GND电连接；

第五电容C5的第二端和第六电容C6的第二端均分别与第一电感L1的第一端和运算放大模块21电连接；

第一电感L1的第二端与电源端VIN电连接。

其中，在运算放大模块21包括有源器件(如第一运算放大器OT1为有源器件)时，第二滤波模块23可以对电源端VIN向第一运算放大器OT1提供的电源信号进行滤波处理，确保电源端VIN向第一运算放大器OT1输出的电源信号为稳定的电压信号，同时可以保证第一运算放大器OT1对信号处理的准确性和稳定性。

在一个或多个实施例中，第二滤波模块23的具体结构并不限于图3中所示，还可以设置为其他可以实现第二滤波模块23功能的结构，在此不作限定。

在一个或多个实施例中，如图3所示，偏置电压生成模块w1同样可以包括第十一电容C11、第十五电阻R15和第十六电阻R16；也即，第二放大子电路20中的偏置电压生成模块w1与第一放大子电路10中的偏置电压生成模块w1的结构和作用可以完成相同，当然也可以不同，具体可以根据实际需要而定，在此不作限定。

在一个或多个实施例中，如图3所示，输出控制模块w2包括：串联连接的第十二电容C12和第十七电阻R17。

其中，第十二电容C12可以作为与下一级相连接的耦合电容，第十七电阻R17可以与下一级的滤波子电路的阻抗相匹配，从而便于滤波子电路对输出的单相信号进行处理。

在一个或多个实施例中，输出控制模块w2的具体结构并不限于图3中所示，还可以设置为其他可以实现输出控制模块w2功能的结构，在此不作限定。

总之，在一个或多个实施例中，第一放大子电路可以完成对电信号的初级放大处理，以提高电信号的信噪比，第二放大子电路可以进一步地提高信噪比，从而在经过第一放大子电路和第二放大子电路的处理后，使得单相信号具有较高的信噪比，以便于后续进行增益处理，实现对电信号的放大。

3、滤波子电路。

滤波子电路的作用包括滤除电信号中除声发射信号之外的信号，根据泄露时材料声发射产生频带的范围(如20KHz至400KHz)，可以采用带通滤波器(可以简写为BPF)来实现，其中在带通滤波器包括无源滤波器和有源滤波器时，因无源滤波器具有设计简便、价格低、体积小、功耗低的特点，所以可以采用无源滤波器，以降低信号放大电路的体积和制作成本，实现信号放大电路的小型化。

在一个或多个实施例中，滤波子电路可以依据定K型归一化低通滤波器(可以简写为LPF)进行设计，具体设计方式包括：

假设目标BPF的带宽为380KHz，特征阻抗为50Ω，可以设计出截止频率为380KHz，特征阻抗为50Ω的三阶定K型LPF；

然后，结合图4中的(a)所示，对三阶定K型LPF中的电容CA和电感LB进行变换处理，得到图4中的(b)所示的BPF；其中，BPF的中心频率可以为210KHz，频带可以为20KHz至400KHz。

当然，滤波子电路的设计方式和具体的电路结构并不限于上述范围，还可以为本领域技术人员所熟知的其他可以实现滤波子电路功能的结构，在此不作限定。

4、第三放大子电路。

在一个或多个实施例中，参见图5所示的第三放大子电路40的结构示意图，第三放大子电路40包括：依次串接设置的偏置电压生成模块w1、可调增益放大模块42、固定增益放大模块43和输出控制模块w2；

偏置电压生成模块w1用于：基于滤波子电路处理后的单相信号，产生对应的第三偏置电压信号；

可调增益放大模块用于：根据预设增益倍数，对第三偏置电压信号进行增益处理，得到增益信号；

固定增益放大模块43用于：对增益信号进行带载提高处理；

输出控制模块w2用于：对固定增益放大模块43处理后的信号进行阻抗匹配处理。

如此，通过可调增益放大模块可以实现对信号的增益处理，且增益倍数是可以根据实际需要进行动态调整的，从而可以满足多种应用场景的需要，提高设计的灵活性；并且，通过固定增益放大模块可以实现对信号的带载提高处理，可以提高信号放大电路的带载能力，使得信号放大电路具有低阻抗、高驱动能力。

在一个或多个实施例中，如图5所示，可调增益放大模块42包括：第二运算放大器OT2、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第七电容C7、第八电容C8、第九电容C9、第十电容C10、以及开关S1；

第二运算放大器OT2的第一输入端分别与第十四电阻R14的第一端和偏置电压生成模块w1电连接，第二运算放大器OT2的第二输入端分别与第十电阻R10的第一端、第十一电阻R11的第一端、第十二电阻R12的第一端、第十三电阻R13的第一端和第七电容C7的第一端电连接，第二运算放大器OT2的第三输入端分别与电源端VIN和第九电容C9的第一端电连接，第二运算放大器OT2的第四输入端分别与接地端GND和第十电容C10的第一端电连接，第二运算放大器OT2的第五输入端与第十电容C10的第二端电连接，第二运算放大器OT2的输出端分别与第十电阻R10的第二端、第七电容C7的第二端和固定增益放大模块43电连接；

第十一电阻R11的第二端、第十二电阻R12的第二端均与开关S1的第一控制端电连接；

第十三电阻R13的第二端与开关S1的第二控制端电连接；

第十四电阻R14的第二端分别与接地端GND和偏置电压生成模块w1电连接；

第八电容C8电连接于接地端GND与开关S1的第三控制端之间；

第九电容C9的第二端与接地端GND电连接；

开关S1的第四控制端悬空。

其中，第十电阻R10作为反馈电阻，可以与第十一电阻R11、第十二电阻R12和第十三电阻R13搭配，可以控制第三放大子电路40的增益放大倍数；在一个或多个实施例中，开关S1具有四个控制端，在第三控制端3和第一控制端1连接时，第十电阻R10、第十一电阻R11和第十二电阻R12对增益放大倍数起作用，通过同相比例运算后，可以得到增益放大倍数；在第三控制端3与第二控制端2连接时，第十电阻R10和第十三电阻R13对增益放大倍数起作用，得到的增益放大倍数为第十电阻R10和第十三电阻R13的阻值之比；在第三控制端3与第四控制端4连接时，可调增益放大模块42无增益放大作用，且可以作为跟随电路使用；因此，通过开关S1的控制，可以控制第三放大子电路40的增益放大倍数的变化，例如但不限于100倍、10倍和1倍的变化。

第十四电阻R14可以作为第二运算放大器OT2的第一输入端的平衡电阻，以减少失调电流对输出的影响；第七电容C7可以作为补偿电容，以避免第二运算放大器OT2出现自激振荡，从而保证第二运算放大器OT2可以正常稳定地工作；第九电容C9可以作为滤波电容，以滤除高频噪声；第十电容C10可以作为内部频率的补偿节点电容；第八电容C8可以作为滤波电容。

在一个或多个实施例中，可调增益放大模块42的具体结构并不限于图5中所示，还可以设置为其他可以实现可调增益放大模块42功能的结构，在此不作限定。

在一个或多个实施例中，固定增益放大模块43包括跟随电路。

其中，跟随电路可以如图5所示，包括第十三电容C13和第三运算放大器OT3，且第十三电容C13和第三运算放大器OT3的连接方式可以如图5所示，在此不再详述。

如此，基于跟随电路，可以对可调增益放大模块42输出的增益信号进行跟随，且进行带载提高处理，降低第三放大子电路40的阻抗，提高第三放大子电路40乃至信号放大电路的带载能力和高驱动能力。

在一个或多个实施例中，偏置电压生成模块w1的具体结构参见上述内容中提及的偏置电压生成模块w1的结构，重复之处不再赘述。

在一个或多个实施例中，输出控制模块w2的具体结构参见上述内容中提及的输出控制模块w2的结构，重复之处不再赘述。

总之，通过第三放大子电路的设置，可以根据实际需要调整第三放大子电路的增益放大倍数，以满足不同应用场景的需要；并且，还可以提高第三放大子电路的带载能力，使其具有较高的驱动能力，从而使得第三放大子电路具有增益可调、输出电阻小、驱动能力高的特点。

5、其他结构。

在上述介绍的内容中提到了电源端，该电源端可以与供电装置电连接，使得供电装置可以通过电源端提供电源信号；如果供电装置提供的电源信号对应的电流值较大时，可能会导致第一放大子电路至第三放大子电路烧毁，为了防止该种事故的发生，在一个或多个实施例中，可以在供电装置与电源端之间设置电源管理子电路，该电源管理子电路用于：

电源管理子电路用于：在供电装置提供的电源信号对应的电流值大于阈值时，限制将电源信号传输至电源端；在供电装置提供的电源信号对应的电流值不大于阈值时，将电源信号传输至电源端。

如此，通过电源管理子电路，可以避免电源信号对应的电流值过大且直接传输至各放大子电路时造成各放大子电路损坏，从而对各放大子电路起到保护作用，从而可以提高信号放大电路的可靠性和安全性。

在一个或多个实施例中，参见图6所示的电源管理子电路50的结构示意图，电源管理子电路50包括：限流保护模块51、传输模块52和第三滤波模块53；

限流保护模块51分别与供电装置m1和传输模块52电连接，传输模块52还与第三滤波模块53电连接；

限流保护模块51用于：在供电装置m1提供的电源信号对应的电流值大于阈值时，限制将电源信号传输至传输模块52；在供电装置m1提供的电源信号对应的电流值不大于阈值时，将电源信号传输至传输模块52；

传输模块52用于：将接收到电源信号传输至电源端VIN；

第三滤波模块53用于：对传输模块52输出的信号进行滤波处理。

如此，在供电装置提供的电源信号对应的电流值大于阈值时，说明供电装置提供的电流较大，这时限流保护模块限制将电源信号传输至传输模块，避免电源信号传输至各放大子电路中，从而对各放大子电路实现了限流保护。

在一个或多个实施例中，如图6所示，限流保护模块51包括：限流保险结构G1和肖特基二极管D3；

限流保险结构G1的第一端与供电装置m1电连接，限流保险结构G1的第二端分别与肖特基二极管D3的负极和传输模块52电连接；

肖特基二极管D3的正极分别与接地端GND和传输模块52电连接。

其中，限流保险结构G1可以但不限于为自恢复限流保险丝，当电源信号的电流值大于阈值时，限流保险结构G1处于高阻值状态，从而限制电流通过；肖特基二极管D3可以吸收由于瞬态大电流形成的浪涌，保护后续电路不受损坏。

在一个或多个实施例中，限流保护模块51的具体结构并不限于图6中所示，还可以设置为其他可以实现限流保护模块51功能的结构，在此不作限定。

在一个或多个实施例中，如图6所示，第三滤波模块53包括：第十三电容C13和第十八电阻R18；

第十三电容C13的第一端与接地端GND电连接，第十三电容C13的第二端与第十八电阻R18的第一端电连接；

第十八电阻R18的第二端分别与电源端VIN和传输模块52电连接。

其中，第十三电容C13和第十八电阻R18可以对传输模块52输出的电源信号进行滤波处理，以保证电源信号的稳定。

在一个或多个实施例中，第三滤波模块53的具体结构并不限于图6中所示，还可以设置为其他可以实现第三滤波模块53功能的结构，在此不作限定。

在一个或多个实施例中，如图6所示，传输模块52包括：继电器G2。

其中，继电器G2的具体结构、以及继电器G2中的各引脚与第三滤波模块53和限流保护模块51的连接关系，可以如图6所示，在此不再详述。

在图6中，在供电装置m1提供的电源信号对应的电流值不大于阈值时，该电源信号经过限流保险结构G1进入至继电器G2中，这时继电器G2中的引脚3和引脚4闭合，引脚7和引脚8闭合，使得电源信号经过引脚7和引脚8，传输至电源端VIN；

在供电装置m1提供的电源信号对应的电流值大于阈值时，限流保险结构G1限制电源信号通过，这时可以认为继电器G2无电源信号输入，使得继电器G2中的引脚2和引脚3闭合，引脚8和引脚9闭合，电源VIN无信号输出；

在供电装置m1未提供电源信号时，继电器G2依然为引脚2和引脚3闭合，引脚8和引脚9闭合，电源VIN无信号输出；

这样，在继电器G2的作用下，可以实现将电源信号传输至电源端VIN，且可以避免输出的电源信号对应的电流值过大，实现对各放大子电路的保护。

在一个或多个实施例中，传输模块52的具体结构并不限于图6中所示，还可以设置为其他可以实现传输模块52功能的结构，在此不作限定。

综上，通过上述三个放大子电路、滤波子电路和电源管理子电路的设置，可以实现对微弱的电信号进行放大处理、实现增益放大倍数的动态可调、同时还可以提高带载能力、提高信号放大电路的安全性和可靠性，从而可以使得信号放大电路具有较全面的功能，具有较广泛的适用范围。

基于同一发明构思，本发明实施例提供了一种泄露检测装置，如图7所示，包括：传感器710、信号放大电路720、处理器730；信号放大电路720如本发明实施例提供的上述信号放大电路；

传感器710用于：在待检测容器产生振动时，采集振动时的振动频率并转换为对应的电信号；

信号放大电路720用于：对转换后的电信号进行放大处理，得到放大信号；

处理器730用于：基于放大信号，对待检测容器是否发生泄露进行检测。

如此，在待检测容器形成声发射源而产生弹性振动时，传感器可以检测到该弹性振动的振动频率，再基于信号放大电路的放大处理后，使得处理器可以检测待检测容器是否发生了泄露，从而可以基于声发射技术实现对待检测容器的泄露情况进行检测，实现了无损检测，避免了对待检测容器造成二次损坏。

并且，通过信号放大电路对电信号进行处理，可以实现对电信号的三级放大，从而可以将微弱的电信号进行有效地放大，以便于处理器可以基于放大后的信号(即放大信号)，判断待检测容易是否发生泄露，实现微泄露情况的检测，提高检测灵敏度。

在一个或多个实施例中，在进行传感器的选择时，可以根据金属材质的声发射信号特点，泄漏时声发射信号的频率范围等因素进行选择，以便于传感器可以采集到待检测容器的振动频率。

在一个或多个实施例中，由于空气中存在各种电磁波的干扰，为了避免这些电磁波对信号放大电路造成干扰，可以设置屏蔽盒，如图8所示的屏蔽盒740，信号放大电路720可以设于屏蔽盒740内，通过该屏蔽盒740可以对外界的电磁波形成屏蔽，从而提高信号放大电路720的信噪比。

在一个或多个实施例中，如图8所示，屏蔽盒740具有：

底座741，底座741中设有第一安装孔t1，信号放大电路720可以通过第一安装孔t1安装且定位至底座741中，以便于信号放大电路720发生移动；并且，底座741具有接地端(图8中未示出)，信号放大电路720可以通过底座741与接地端电连接；

盖体(图中未示出)，盖体可以通过第二安装孔t2与底座741固定连接，通过盖体和底座741形成具有内部空间的腔室，在将信号放大电路720设于该腔室时，可以屏蔽外界的电磁波干扰；

输入输出接口742，输入输出接口742具有屏蔽层，可以避免外界电磁波对输入的信号和输出的信号造成干扰；其中，输入输出接口742可以但不限于采用低噪声BNC接口；

输入信号选择开关743，输入信号选择开关743可以控制是否向信号放大电路720中输入信号，以便于控制信号放大电路720是否进行工作，所以输入信号选择开关743也可以理解为信号放大电路720的启动开关；

增益选择开关744，增益选择开关744可以与前述内容中提及的可调增益放大模块中的开关连接，以便于用户选择增益放大倍数；

等等其他结构。

并且，屏蔽盒的尺寸可以根据信号放大电路的尺寸等因素进行设置，在此不作限定。

在一个或多个实施例中，处理器在判断待检测容易是否发生泄露之前，可以首先采集信号放大电路输出的放大信号，结合图9所示的信号采集程序的框图，采用DMA(DirectMemory Access，直接存储器存储)中断控制的方式进行信号采集；结合图9所示的框图，具体的信号采集过程包括：

步骤1.1、采集单元按照预设的采样频率采集输入的放大信号，并通过驱动单元传输至DMA中断程序中；

步骤1.2、检测单元检测用户选择的功能键，对work_state进行赋值；

其中，功能键可以包括：

在泄露检测装置包括显示器时，按键1可以对应在显示器中显示数据的时序信息；此时对应的work_state＝1；

在泄露检测装置包括显示器时，按键2可以对应在显示器中显示数据的频域信息；此时对应的work_state＝2；

按键3可以对应远程交互；此时对应的work_state＝3；

按键4可以对应数据存储，以便于完成SD存储卡的数据存储；此时对应的work_state＝4。

当然，功能键并不限于上述四个，还可以包括用于实现其他功能的按键，此处只是以这四种为例进行说明而已，在此不作限定。

例如，在该步骤1.2中，假设检测到用户选择按键2时，可以对work_state赋值为2。

步骤1.3、根据work_state值与预设功能的对应关系，执行步骤1.2中赋值后的work_state对应的预设功能的操作；

步骤1.4、确定用户是否选择退出；若是，则退出，回到步骤1.1；若否，则回到步骤1.3。

其中，用户选择退出的方式包括：

专门设置有退出按键，以供用户使用；

或者，在原按键的基础上，在某个按键上叠加退出功能；例如，按键3叠加退出功能时，在按一次按键3时表示远程交互；按两次按键3时表示退出。

并且，在图9中，在选择远程交互时，通过数据传输可以将数据直接传输至远程数据调试端；在选择数据存储时，数据首先存储至SD存储卡中，再间接传输至远程数据调试端；从而实现数据的存储和交互。

在一个或多个实施例中，处理器在进行泄露判断时，具体可以包括：

步骤2.1、基于预设采样频率，对放大信号进行转换处理，得到频域分布图；

其中，在频域分布图中，横坐标可以表示频率，纵坐标可以表示对应频率的强度；通过频域分布图中的离散点，可以得到分布曲线。

并且，在对放大信号进行转换处理时，可以但不限于采用傅里叶变换来实现。

步骤2.2、确定频域分布图中参考频率范围内的曲线的积分面积，得到参考面积；

其中，不同孔径的漏孔对应的频率是不同的，二者具有一定的对应关系，所以可以基于该对应关系，选择参考频率，以便于在判断出待检测容器是否发生泄露的同时，还可以判断出漏孔的孔径。

步骤2.3、根据预设判断次数内参考面积与预设面积的大小关系的出现概率，确定待检测容器是否发生泄露。

如此，由于放大信号经过信号放大电路处理后，具有较高的信噪比，且具有较高的增益放大倍数，所以可以去除掉很多干扰，再基于该放大信号进行判断，可以有效提高判断的准确性；并且，再基于预设判断次数内参考面积与预设面积的大小关系的出现概率进行判断时，可以进一步提高判断结果的准确性，减少误判的几率。

在一个或多个实施例中，上述步骤2.3的具体实现方式可以包括：

在参考面积大于预设面积，将第一计数值加一，在参考面积不大于预设面积，将第二计数值加一时：

如果预设判断次数内，第一计数值大于第二计数值，确定待检测容器发生了泄露；

如果预设判断次数内，第一计数值不大于第二计数值，确定待检测容器未发生泄露。

如此，在预设判断次数内，如果第一计数值大于第二计数值，说明在有限次数内泄露的概率较大，此时可以认为待检测容器发生了泄露；如果第一计数值不大于第二计数值，说明在有限次数内泄露的概率小，可能存在误判的情况，所以可以认为待检测容器未发生泄露，这样可以有效提高判断结果的准确性，减少误判的几率。

下面结合具体实施例，对泄露的判断过程进行说明。

结合图10所示的流程图。

S1001、采集放大信号，并对采集到的放大信号进行转换处理，得到频域分布图；

其中，在初始时刻，当前判断次数设为0，第一计数值和第二计数值均设为0。

S1002、确定频域分布图中参考频率范围内的曲线的积分面积，得到参考面积；

S1003、判断当前判断次数是否等于预设判断次数；若否，执行S1004；若是，执行S1007；

S1004、判断参考面积是否大于预设面积；若否，执行S1005；若是，执行S1006；

S1005、将第二计数值+1，且将当前判断次数+1；回到S1001；

S1006、将第一计数值+1，且将当前判断次数+1；回到S1001；

S1007、判断第一计数值是否大于第二计数值；若否，执行S1008；若是，执行S1009；

S1008、确定待检测容器未发生泄露；结束流程；

S1009、确定待检测容器发生了泄露。

在一个或多个实施例中，S1003中的判断当前判断次数是否等于预设判断次数，还可以在采集到放大信号之后就进行，这样在当前判断次数等于预设判断次数时，就无需再进行转换处理和确定参考面积，可以减少计算量，降低装置的功耗。

在一个或多个实施例中，当待检测容器发生微弱泄漏时，时域波形显示不明显，而在频域当中某一特定频段存在明显变化，故可以通过频域当中某一频段面积大小，设置合适的预设面积，判断待检测容器是否存在泄漏。由于现场设备工作环境可能存在干扰，为了提高判断精度，通过多次比较参考频率范围内的参考面积与预设面积的大小，大于预设面积则存在泄漏，不大于预设面积则无泄漏，比较多次之后，出现次数大的情况作为判断结果，从而可以提高判断结果的准确性。

在一个或多个实施例中，通过传感器、信号放大电路和处理器的配合使用，可以实现泄漏检测装置的功能，同时基于信号放大电路的结构，结合传感器的体积小、质量轻的特点，可以有效减小泄漏检测装置的体积和质量，实现泄漏检测装置的便携化设计。

基于同一发明构思，本发明实施例提供了一种泄露检测方法，该检测方法的实现原理与前述泄漏检测装置的实现原理类似，该检测方法的具体实施方式可以参见前述泄漏检测装置的具体实施例，重复之处不再赘述。

在一个或多个实施例中，本发明实施例提供的一种泄露检测方法，如图11所示，包括：

S1101、获取待检测容器产生振动时的振动频率，并将振动频率转换为对应的电信号；

S1102、对电信号进行放大处理，得到放大信号；

S1103、基于预设采样频率，对放大信号进行转换处理，得到频域分布图；

S1104、确定频域分布图中参考频率范围内的曲线的积分面积，得到参考面积；

S1105、根据预设判断次数内参考面积与预设面积的大小关系的出现概率，确定待检测容器是否发生泄露。

其中，上述步骤S1102中的放大信号采用以下方式得到：

对电信号进行信噪比提高处理和差分处理，得到双相信号；

对双相信号进行运算放大处理和单双相转换处理，得到单相信号；

对单相信号进行滤波处理；

对滤波处理后的单相信号进行增益处理和带载提高处理后输出放大信号。

在一个或多个实施例中，根据预设判断次数内参考面积与预设面积的大小关系的出现概率，确定待检测容器是否发生泄露，包括：

在参考面积大于预设面积，将第一计数值加一，在参考面积不大于预设面积，将第二计数值加一时：

如果预设判断次数内，第一计数值大于第二计数值，确定待检测容器发生了泄露；

如果预设判断次数内，第一计数值不大于第二计数值，确定待检测容器未发生泄露。

综上，本发明实施例提供的上述技术方案，具有以下优势：

1、针对微弱信号设计的声发射的信号放大电路，能够提供高增益放大倍数，能够按照实际需求调制增益放大倍数。为了提高抗噪声能力，采用差分放大、屏蔽盒、以及滤波子电路，使信号放大电路具有高抗噪声能力。

2、泄漏判断方式通过多次采集-多次比较-取输出结果次数高的结果作为输出结果，通过最大似然法的处理方式提高泄漏检测装置的判断精度。

3、不需要对待检测容器进行拆卸，可以在待检测容器工作的时候进行检测，只需要将传感器固定在待检测容器外壁即可，实现无损检测；作为便携式设备，只需要12V小型电池装置供电，可以在无法提供电源的场所使用，操作方便，可以快速实时得出检测结果。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。