超声波技术在船舶管系故障检测中的应用分析

张宇 徐治利 许万坤

摘 要：船舶管道时刻处于恶劣的工作环境中，包括主机和辅机管系等，都长期经受高温影响，并顺势衍生出严重的堵塞和泄露事件，直接限制今后设备运行和船舶航行的安全性。主动针对船舶管系进行故障检测，能够在减轻船员劳动压力基础上，令船舶运营实效得以大幅度提升，进一步摒弃一切不安因素，最终令水域环境得到空前可靠的保护。笔者的任务，就是结合超声波技术和丰富实践经验，搭建起完善样式的船舶管系故障综合化校验认证体系，希望透过船舶管系运行正常性和故障滋生状况调研，分析和处理重要性实验数据，希望为今后船舶航行事业可持续发展，提供保障。

关键词：超声波；船舶管系；故障检测；应用细节

1 船舶管系故障检测和定位的具体规范诉求

首先，泄露检测的灵敏性。一旦说管道发生泄露故障，便要在第一时间内锁定当中的微小泄露位置点，并针对内部实际泄露量发送精准的报警指示。

其次，故障检测的精准性。保障系统故障检测的精准性，避免一切误报迹象，确保整个检测工作的可靠性。

再次，检测系统安全维护的简易性。主要就是在安装检测过程中，保证技术要求不高且耗费工时不多，即便是发生故障，也可实时性地进行简易调试和便利性维护。

最后，监测系统的高性价比。须知该类监测系统安装和服务工作中，需要耗费较高的运行维护费用，想要保证后期维修备件的通用易得结果，就必须想方设法保证系统安装成本的低廉和运行管理的简单结果。

2 超声波检测技术的主要特征和分类

超声波监测技术综合性强，自然地融合物理、电子、机械、材料学等基础性学科内容，并且广泛沿用在医疗器械和海洋探测领域之中。依照超声波介质质点在弹性介质中的振动和超声波实际传播方向的关联，可以顺势将超声波划分为纵波和表面波等类型。首先，纵波强调超声波质点在弹性介质中振动方向和波实际传播方向的相同性，亦被称作是压缩波，是一类能够在液体、气体和固体三相介质中传播的一类超声波波形，因为该类超声波不管发射或是接收工作都相对简易一些，因此在其余波形应用过程中，可以考虑进行纵波波形转换。其次，表面波，能够在半无限大固体介质表层或是其余介质截面，以及附近进行船舶且不深入固体内部的一类超声波。而最为特殊的莫过于瑞利波，大多数状况下在半无限大固体介质和气体、液体介质交界面上滋生，并且会沿着界面进行持续传播，其主要由纵向和横向振动合成，其中质点沿着椭圆轨迹振动，而椭圆的长轴将和波的传播方向维持垂直关系，短轴和波的传播方向则保持平行。在借助瑞利波进行船舶管系故障检测环节中，经过被检测材料上瑞利波的持续传播影响，使得超声波当下穿透深度持续增加，能量则迅速下降，通常瑞利波传播深度仅仅包含一个波长，所以，长期被应用在材料表面和近表面缺陷的研究事务上。另外，瑞利波同样能够在固体介质中传播，尤其是在圆滑曲面外壁或是内壁传播过程中，不单单不存在反射，还能愈加灵敏地检测到表层裂纹，所以说能够被应用到管道破損的检测工作中。

3 超声波技术在船舶系统故障检测中的细致化应用措施

3.1 超声波发射模块

首先，电源。船舶主体管道较长且存在较多分支，需要在监测系统内部设置较多数量的检测位置点，因为内部环境过于繁琐且能耗较高，为了确保发生故障报警和定位的精准性，需要进行充足的电力供应。如为了降低DSP芯片功耗，可以采取低电压供电方式，尤其是在长距离数据传输基础上，为了保证安全性，需要应用内核处理器和输入输出电压分开供电模式，至此令芯片工作和数据传输可靠性得以保障。

其次，超声波发射电路。为了全面降低传播视察测量中的误差，提升超声波流量计的精度和泄露定位的准确度，可以考虑进行可调高压电源、电阻、能量储存电容、绝缘栅型双极晶体管、快速恢复型二极管和探头，进行综合规划布置。

3.2 超声波检测手段

第一，接触检测方式，主要是在超声波换能器和被测工件表层上的空隙里，进行耦合剂涂抹接触并进行灵活化检测，包括机油和水玻璃等常见耦合剂，本身保留可观的阻抗降低、衰减克制，以及超声波能量传递性能。其中直接接触检测方式操作便利，不过对于被检测部件表层粗糙度要求严格，如若超出粗糙限值，就会限制超声波监测质量和准确性。

第二，纵波脉冲反射方式。其可以细化出一次和多次脉冲反射模式，其中前者主张利用一次底波进行检测，在针对特定部件传播期间，部分超声波会戳碰到障碍并顺势反射，余声波则会持续传播到部件底面并反射回来。透过发射、缺陷和底波在时间基线上的相对位置观察，就能够清晰化地锁定缺陷的主要位置。相比之下，多次脉冲反射模式，主张利用多次底波进行缺陷位置定位，大多数状况下应用在较为疏松的部件检测事务中。

第三，表面波检测模式，主要是将表面波沿着被检测部件表层进行船舶，同时依照表面波只得在固定传播的特性和裂纹发射发射规则，进行部件表面工作状态精准化映射。应用表面波检测期间，有必要进行被检测部件清洁控制。实验中沿用多次脉冲反射，不单单可以提升系统定位的准确度，同时可以依照船舶实际工作状况，进行超声波换能器便利性检修，必要情况下可以考虑直接沿用接触法进行检测控制。

4 结语

综上所述，将超声波技术贯穿沿用至船舶管系故障检测事务之中，需要经历较为繁琐的工序流程，笔者在此提供的建议内容着实有限，希望相关工作人员在日后多元化实践中予以不断修缮补充。相信长此以往，必将为我国船舶航行事业经济安全性运行，提供较为可靠的保障条件。

参考文献

[1]王杰.基于小波变换的船舶管系泄漏检测定位系统研究[D].重庆交通大学，2012.

[2]刘跃冲.基于模糊神经网络的船舶管道泄漏检测方法研究[D].重庆交通大学，2013.