EZO CORPORATION

Ultra Pro 超音波相機

Ultra Pro 中 1.pdf

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DISTRAN 為超音波攝影機設立了最高標準
 
目錄
 
超越 個世代,取代 3 種機型
 
1.  單手操作 
Ultra Pro 單手就能穩定操作,而對手的機型用單手時有非常大的扭力在手腕上,因此需要兩手握持才好操作。安全上的考量,在大部分的情況下,最好能留出一隻手作其他用途。
 
        (Ultra Pro 單手操作)       
 
              (對手機型雙手操作)
 
2. 雙向錄音 
Ultra Pro 在錄影時可以選擇要錄前方超音波的聲音,還是錄後方操作者的語音。
 
3. SD卡儲存 
Ultra Pro 用可插拔的 SD 卡儲存,沒有限制容量。他牌機器用內建記憶體,容量固定。假如使用後忘記下載及刪除,因為記憶體被占用而影響下一位使用者。
 
4. 內建 WiFi 
Ultra Pro 儲存的檔案可用 WiFi 下載,也可用 WiFi上傳到雲端,用原廠提供的軟體直接製作報告。
 
5. 影像放大
Ultra Pro 為讓使用者方便確認遠端洩漏點或放電點,提供即時影像放大。
 
6. 高亮度補光燈
Ultra Pro 具有 1400 流明的 LED 照明 (非常亮,無法直視)。臨時到廠內照明不足的角落,只要按一個鍵馬上發揮這個強大的照明功能。
 
7 耐摔,重量輕 
Ultra Pro 通過墜落試驗,而且含電池只有 1.4 Kg
 
8. 單機一體
Ultra Pro 已經從電池外揹或電腦外接,全部進化成單機一體。
 
9. 圖形觸控
Ultra Pro 的操作都已經轉成圖示用戶介面 (Graphic User Interface)。直覺式點擊螢幕操作。

 
 
 
 
1.  180° 超廣角全方面檢測 
相較傳統的超音波攝影機的只有 65° 視角,無法知道視角以外是否還有異常。
Ultra Pro 配備 180° 的超音波聲學視場及 170° 的可見光超廣角鏡頭。
 
2.  超視角檢測
Ultra Pro 在顯示幕的上下左右四周留下邊界視窗,只要在感測板面對的方向內所有異常都會被偵測到。大大減少遺漏異常點的風險及檢測者的焦慮與疲勞。
 
170° 超廣角影像,180° 超音波偵測,剩下的的超音波影像,顯示在上下左右的邊框。
上圖右側螢幕邊框中央呈現大片紅色,表示右側有一個嚴重的異常。
 
當異常現象夠強時,Ultra Pro 螢幕會自動顯示黃色圓圈,圈住異常點,叫使用者注意。
上圖邊框沒有任何色塊,表示此方向只有螢幕中顯示的異常,可以放心。
 
  • 對手攝影機的視野只有 65°,而且無法發現在視野外的任何信息。 
  • 此外,在不太容易確定的強的異常上沒有顯示圓圈。
 
 
 
  • 自動測距 Ultra Pro 在 8m 內可以自動測距 (8m 外手動輸入)
  • 自動聚焦 Ultra Pro 的超音波影像會自動聚焦。
上圖距離不正確時,超音波影像是散亂的。聚焦距離正確時,異常點的影像是凝聚的。
 
沒有聲學自動對焦的機型,影像顯示散開的聲音斑點。
 
 
 
 
 
1. 定量檢測
Ultra Pro 同時使用 124 個麥克風,感應無限聲源以進行大面積檢測。然後,使用特殊的麥克風排列和專有的演算法,根據洩漏氣體的種類 (空氣,N2,CH4,CO2,He,等),隨時給出測量下限及精確洩漏量。
 
  • 右下藍色框是量測下限。
  • 中下紅色框是洩漏量。
 
2. 非常敏感
工研院實測 Ultra Pro 得到與原廠 Distran 宣稱 Ultra pro 的量測下限相同,為 0.3 L/h (距離 30 cm,壓差 50 mbar) 。
工研院實測 達 0.3 L/h。(1 L/h = 0.0005886CFM)
 
 
Ultra Pro 的敏感度不但勝過其他競爭機型。而且可測到紫外線相機 (電暈相機) 所測不到的局部放電。
上圖 Ultra Pro 測到的局部放電很微弱 (未標準化的音量為 8.6 dB),但是用電暈相機卻完全看不到。
(: 當時Ultra Pro未轉成音量標準化模式)
 
 
Ultra Pro 經過長時間的努力,去除補光燈,強化機體的隔離,以及新的電子電路設計,終於通過防爆認證。
經過 ATEX Zone 2: Ex Gc IIC T4 (class 1 division 2) 認證的機型稱為 Ultra Pro X。
Ultra Pro X 去除補光燈並強化機體,此外所有性能及功能都與 Ultra Pro 相同。
 
 
 
 
 
1.  顯示頻譜圖
  1. 藉由頻譜圖,您可以大致了解聲音環境。然後,您可為洩漏搜索選擇最佳的檢測頻率。
  2. Ultra pro 顯示頻譜圖,而競爭對手沒有此功能。
  3. 頻譜圖告訴我們很多我們不知道的訊息。
以下是頻譜圖告訴我們的一些示例。
  1. 氣體洩漏所發射的音頻跨越很寬的寬頻率範圍。(上圖中間黃色區段)
  2. 氣體洩漏所發射的聲音強度和頻率不會隨時間變化。(中間黃色區段變化微小)
 
               
驅蟲 (驅鼠) 超音波     
 
                
拍手聲 
 
 
有人說 "Hello" 
 
                                                     
嘈雜環境中發生強烈的氣體洩漏   
(整片黃色代表背景噪音大,兩個橙色區段是強烈的氣體洩漏聲有兩個頻段)
 
低頻的機械噪音
(頻譜圖底部橙色部分,表示有吵雜的穩定低頻背景)
 
                                                    
看到高於 50kHz 的 (真空) 洩漏頻率。操作者應該相應改變檢查頻率。                                      
(頻譜圖上方,在 50kHz 到 60KHz 處看到較強的黃色帶,表示該處有事件發生,所以應該把檢測頻率改到該處去)
 
強烈的機械噪音。檢測時應當背對著擾動源。
(上圖出現整個頻譜範圍都出現黃色以上的音量,而且看到許多橙色甚至是紅色的橫條,表示背景有強烈的噪音)
 
 

寬波段的氣體洩漏的頻率分佈在轉動設備諧波之內。操作者應選擇諧波之間的頻率。 
 (上圖右方頻譜圖看到許多紅色水平線條,代表強烈的機械噪音。22KHz 到 24KHz 之間有持續的強烈訊號,可以選擇該頻段檢測,以避掉吵雜的背景機械聲)。
 
2. 根據頻譜圖自動或手動改變頻率
  • Ultra Pro 的頻譜圖功能,讓我們就算在最吵雜的環境也能夠改善洩漏檢測。
    
                                              
  1. 在頻譜圖選單中,點擊所要的頻率。(如右圖所示)
  2. 或者,您可以使用預設頻率。(如左圖所示)
  3. Ultra Pro 會選擇手指寬度內最安靜的頻率。
  4. 確認後,Ultra Pro 會切換到新頻率。(這可能需要一些時間,尤其是在您處於自動對焦模式時)
 
 
 
 
為了因應局部放電的檢測,對於相同位置的局部放電,我們不希望因為檢測距離不同就顯示出不同的 dB 值。這樣很難比較相同位置但是不同時間的放電嚴重性,或是在同一時間不同位置放電的嚴重性。所以 Ultra Pro 把 dB 值標準化。當啟動標準化時,Ultra Pro 會為我們自動演算,把量測距離都標準化為 1 公尺。那麼不管距離多遠量測,在標準化的功能下,都呈現 1 公尺距離時應該量測到的 dB 值。請看下圖說明。
上面各影像的左上方 31.8dB, 20.8dB, 14.2dB 各代表分別在 30cm, 1m, 2.1m 距離所量測相同洩漏物體 (藍色氣體鋼瓶) 所測到的的音量值 (此時未做音量標準化修正)。
各影像下方中央黃色方框內的數值代表經過距離標準化為 1m 後所得的音量,分別各為 20.8dB, 20.6dB, 20.7dB。
意義即當使用 Ultra Pro 量測局部放電時,所量測到的放電強度大小 (下方中央黃色方框) 可以不受量測距離遠近的影響。
 
 
 
OGI 攝影機
  • OGI = 光學氣體影像
  • 紅外熱相機加濾鏡 (背側氣體的需收光譜)
  • 看到即時的氣體流動
  • 利用影像邊緣強化或上色可標示氣體
  • 必須要選對機型來測相關的氣體
  • 無法確認所測到的氣體是何種氣體
  • 無法給出洩漏量或濃度 (非定量量測)
  • 較難定位洩漏源
  • 受殘餘氣體影響
  • 受風雨影響
  • 很貴 (購買與保養)
 
 
Ultra Pro 超音波攝影機
  • 不限氣體種類 (VOC, CDA, N2, H2, CH4, NH3, SF6, …)
  • 明確標定洩漏點
  • 實時顯示精確的洩漏量
  • 實時顯示可測的最低限
  • 可錄影音及拍照
  • 可錄語音註釋
  • 不受殘餘氣體影響
  • 有照明,黑暗角落仍可工作
  • 可做遠距量測
 
 
 OGI 攝影機
 Ultra Pro 超音波攝影機
 原理
 熱像機加窄波段通透濾鏡,氣體使影像變暗 
 相位陣列超音波麥克風
 看到氣體流動
 可,好像看到飄動的黑雲
 不可
 洩漏定位
 難定位
 容易定位
 氣體種類
 特定氣體
 不限
 顯示洩漏量
 無
 有,實時
 顯示檢測下限
 無
 有,實時
 受殘餘氣體影響
 會
 不會
 錄影
 可
 可
 錄音
 ?
 超音波,語音註釋
 受風雨影響
 會
 不會
 補光燈
 無
 有,(Ultra Pro X )
 
 
 
 
 
電暈 (corona) 攝影機 
  • 用紫外線攝影機加可見光攝影機,影像疊加
  • 紫外線攝影機可用微光放大管 (星光夜視鏡) 加可見光濾鏡取代
  • 可看到電漿 (離子化的氣體)
  • 有時電漿分散在大氣較難確認放電位置
  • 只能測到視線內看得到的放電
  • 可遠距遙測
  • 只可在明亮處檢測 (需要可見光影像)
 
 
Ultra Pro 超音波攝影機
  • 明確定位放電點
  • 可遠距遙測
  • 白天可測
  • 黑暗角落可測 (補光燈)
  • 可測到隱藏的放電 (聲音繞射或反射)
 
 
 電暈攝影機
 Ultra Pro 超音波攝影機
 原理
 紫外線攝影機 (或光放管加濾鏡) + 可見光攝影機
 相位陣列超音波麥克風
 放電位置
 有時難定位
 容易定位
 視線接觸
 必須
 不必
 錄影
 可
 可
 錄音
 語音註釋
 超音波,語音註釋
 補光燈
 無
 有,(Ultra Pro X 無)
 
 
 
 
超音波聽診儀 (空測)
  • 可聽到聲音,但是看不到聲音的影像
  • 可空測及觸測
  • 觸測可感知內部的聲音
  • 可聽到反射或繞射聲,所以可測到視線外隱藏的問題 
  • 可錄音及當場看到及事後分析音頻
  • 麥克風接收角度太小
  • 非視覺檢測,必須逐一檢查  (如同點溫槍對應熱像機)
  • 事後分析用 dB 值換算大致的洩漏量,而且沒分氣體
 
Ultra Pro 超音波攝影機
  • 具有視覺定位
  • 可測移動目標
  • 當場知道實時的洩漏量 (壓力,距離,頻率,氣體,音量)
  • 當場知道實時的最低可測洩漏量
  • 180° 全面偵測,無須逐一檢查
  • 自動聚焦聲學影像
  • 8 米內自動測距 (8 米以上手動)
  • 自動鎖定並標示最大音源
  • 可錄超音及語音註釋
  • 可看到反射或繞射聲,所以可測到視線外隱藏的問題
 
 
 超音波聽診儀 (空測
 Ultra Pro 超音波攝影機
 原理
 超音波麥克風 (最多3個,集束,非陣列)
 相位陣列超音波麥克風
 洩漏位置
 難定位
 容易定位 (自動鎖定)
 視線接觸
 不用
 不用
 偵測角度
 小於 90°
 180°
 洩漏量
 事後分析換算,不準確
 實時顯示而且準確
 顯示檢測下限
 無
 實時顯示
 聲音影像顯示
 無
 
 錄影
 不可
 
 錄音
 超音波
 超音波,語音註釋
 補光燈
 無
 有,(Ultra Pro X )
空壓機房,氣渦輪機房,減壓系統 - 所有這些環境的周遭雜訊等級會損壞我們的耳朵,而且這些地方常需要耳塞。這些聲音如何衝擊氣體洩漏的偵測?
然而 Ultra Pro 對他們並不敏感,它們並勿直接衝擊到 Ultra Pro。超音波聲音常會被產生可聽音的相同的製程所產生。超音波是我們所不能聽到的聲音,但是 Ultra Pro 用它們來定位氣體洩漏。
Ultra Pro 實施多重演算法來工作,甚至在這些吵雜的狀況下。其中一種演算法濾除超音波相機可調制的檢測頻率之外的每一個聲音。(內設值為 31  kHz,遠超過人耳可聽到的聲音)。
本文闡述如何利用 Ultra Pro 的頻譜圖螢幕功能選擇最佳的頻率,甚至在吵雜的環境中來尋找小洩漏。
 
目錄
 
 
Ultra Pro 上的頻譜圖螢幕允許用戶將不同頻率(0 至 60 kHz)的聲能可視化為時間的函數 (時間刻度為 5 秒)。聲音準位用顏色編碼 (下方圖例,彩虹色譜)。強烈的聲源顯示為紅色,較安靜的區域顯示為深藍色。 
Improve leak detectionImprove leak detectionImprove leak detection
例如,左側的圖像 a 中,您可以看到使用 Ultra Pro 測量的頻譜圖,檢測到用於排斥動物的超聲波發射器。發出的信號是 30 到 40 kHz 之間的周期性聲音模式,週期約為 0.5 秒。由於囓齒動物可以很好地聽到超音波區域(超過 20 kHz)的聲音,因此它們能聽到這些設備發出的聲音,而人類則不能。
圖像 b (中間圖像) 中的頻譜圖顯示在安靜的房間裡拍手時看到的聲音模式。每當這個人拍手時,所有頻率都會出現一個強烈而短暫的信號。
右圖 c 顯示了當有人說話時觀察到的典型模式。在最初的 2.5 秒內,房間很安靜,但隨後有人說:“Hello”(您好) 如您所見,儘管人類說話發出的聲音在可聽範圍內更強,但它有效地影響了高達 60 kHz 的所有頻率。因此,我們建議在周圍沒有太多人的情況下進行檢查。他們走動時的腳步聲、聲音甚至衣服上的摩擦都會被檢測到。
在這個外部網站上,您可以嘗試實時頻譜圖 (備好麥克風及耳機或喇叭),應用程式會將麥克風的聲音(允許網站使用您的麥克風)或其他內建的聲音,或點擊螢幕高低位置轉換為頻譜圖及輸出內建的錄製聲音或以相應的音高播放點擊螢幕不同高低位置的聲音。請注意,所使用的頻率 (<20kHz) 低於 Ultra Pro 通常使用的頻率 (>20 kHz)。
頻譜圖使您能夠理解周圍的聲音。此功能可以在洩漏搜索過程中為您提供指導,並有助於優化和改進洩漏檢測。
 
氣體洩漏的特色是它們發射的頻率範圍很寬。此外,與上面顯示的人聲示例相比,氣體洩漏聲的發射不會隨時間變化。
Improve leak detectionImprove leak detection
例如,安靜環境中的洩漏頻譜如圖 a (左圖) 所示。洩漏發出的聲音準位在 20 到 40 kHz 之間最大。因此,該範圍內的任何頻率都適合檢測這種洩漏。
右圖 b 是在嘈雜環境 (以黃色顯示) 中發生較大氣體洩漏的示例 (如我們所見的橙色)。
我們的實驗性的測試顯示,通常 31 kHz 是工業環境中洩漏搜索的合適檢測頻率。因此,31 kHz 是相機開啟時的默認檢測頻率。
這可以通過查看下圖來理解。紅線代表氣體洩漏的典型頻譜,即氣體洩漏發出的聲音準位是頻率的函數。頻譜可以被認為是切割特定時間的頻譜圖的一欄“切片”。來自旋轉設備的聲音的典型頻譜,通常出現在大多數工業工廠中)以灰色顯示。正如我們所見,機械噪聲的特點是它在頻譜的低頻側發射,從大約 25 kHz 開始強度降低。相比之下,加壓系統中的氣體洩漏通常在 30 到 40 kHz 之間顯示最大聲強。由於我們希望避免在檢查過程中拾取旋轉機械發出的噪音,這會干擾甚至阻止氣體洩漏的檢測,因此我們通常避免在低於 25 kHz 的頻率下進行檢測。
Improve leak detection
選擇 31 kHz 而不是更高頻率的原因是空氣對越高頻率的聲波吸收越強。作為距離的函數,高頻聲波衰減得更快。這實際上就是為什麼大象或鯨魚等許多大型動物使用次聲波(甚至低於可聽音的頻率範圍)來進行遠距溝通的原因。因此,選擇 31 kHz 作為默認檢測頻率以便對以下各項之間作良好的折衷:
– 避免環境噪音,
– 處於氣體洩漏排放的最大值,
– 避免更高頻率被空氣更強烈的吸收.
雖然 31 kHz 在大多數情況下工作良好,但某些特殊情況需要改變檢測頻率。

在某些環境中,31kHz 附近的背景噪音可能會很強烈,改變檢測頻率可能會有好處。
下圖顯示了相機檢測到的機械噪音的兩個示例。
左圖 a 中,噪聲主要影響頻譜的低頻範圍。在這種情況下,建議使用高於 30 kHz 的檢測頻率。
右圖 b 中,所有頻率都受到非常強的機械噪聲的影響。嘗試在黃色(更安靜)波段內的檢測頻率將是一種選擇。然而,在這種情況下,檢測頻率的變化(可能)對檢測氣體洩漏有一定的幫助。反而我們需要在將擾動源保持在相機背面的同時進行檢查。或者,可以覆蓋擾動源以減弱噪聲。
Improve leak detection
有時,在機械噪聲頻譜上,我們可以區分諧波。聲波的諧波是頻率為原始頻率波的正整數倍的波,稱為基頻。
大多數聲源以不止一種頻率發出聲音。例如,在單簧管上演奏 A4 音符會導致能量主要以音符的基頻 440 Hz 及其諧波發射,即 880 Hz、1320 Hz、1760 Hz、2200 Hz 等。機械噪音也會發生同樣的情況.
這種效果如下圖所示——左圖——我們可以看到機械噪聲的頻譜是如何由幾個等距的波段組成的。當氣體洩漏是在轉動設備的存在下產生如下所示的諧波頻譜時,應選擇諧波之間的頻率。這將最大限度地減少機械噪音的影響,讓我們有更多機會檢測氣體洩漏。
右圖顯示了此情境的真實示例。氣體洩漏的寬頻分佈與旋轉設備的諧波 (等距的響亮紅色頻帶) 同時顯現。
Improve leak detection
某些洩漏(例如真空洩漏)的頻譜與典型洩漏不同,並且它們的聲音不是在 31kHz 時最大。因此,改變檢測頻率可以改善檢測。
如下圖所示,觀察到洩漏發射高於 50 kHz 的頻率,因此應將檢測頻率改為高於 50 kHz 的值。
 
Improve leak detection
 
要改進洩漏檢測,請遵循以下幾個步驟:
  • 在改變頻率之前,進入聲學成像模式,選擇一個固定焦距(例如 1m)並記下當前的平均檢測下限(左下數字,以 L/h 或 dB 為單位,如果您沒有選擇任何氣體)。
  • 返回頻譜圖選單,點擊所需的頻率 (如右圖 b )。或者,您可使用預設頻率 (如左圖 a ),相機將選擇手指寬度內最安靜的頻率。確認後,相機將切換到新頻率(這可能需要一些時間,特別是在您處於自動對焦模式時)。
  • 回到正常聲學模式,檢查檢測下限。如果它比更改頻率之前低,那麼您已成功調整了相機並準備好進行更精確的檢查。不要忘記聲音環境變化很快,尤其是改變空間時。您可能需要經常重做這些步驟。
 
Improve leak detection
 
 
  • Ultra Pro 的頻譜圖功能使您能夠改進最嘈雜區域的洩漏檢測。
  • 透過頻譜圖,您可以大致了解聲音環境。然後,您可以選擇最佳檢測頻率做洩漏搜索。

(TOP)

超廣角聲學感知
Ultra Pro 超音波相機機,由 124 個超音波感測器所組成,180° 聲學檢測,配備超廣角170° 鏡頭,可同時檢測不限數量的聲源,進行大面積的掃描而不會遺漏,不須單點個別檢視,讓使用者可以在短時間巡檢大範圍廠房。
 
高效安全檢測方案
改變傳統耗時、多工的檢測方法。以聲源方式,可以由遠距離發現洩漏,從而減少高處作業或進入危險區域的必要,提高了使用者的整體安全性及檢查時間。快速便利的量測與優異的抗噪能力,可在多樣且高噪音的工作場合中清晰辨識問題來源。此外 Ultra Pro 超音波相機提供高解析度清晰圖像,於近距離環境中可提供 3200 流明照明,並於拍照時自動補光,可更換的 SD 卡或 WiFi 方便檔案取出。歐盟防爆安全認證機型(選配)。
 
特點
  • 124 顆低雜訊感測器
  • 自動量測距離
  • 自動聚焦超音波
  • 自動計算洩漏量
  • 音量標準化 (轉成 1m 距離量測時的音量),(局部放電強度標準化)
  • 3200 流明高亮度補光燈
  • 拍照時自動閃光
  • 170° 超廣角相機
  • 180° 聲學偵測
  • IP54 防護等級
  • 可於大太陽下使用
  • 極輕量化機身
  • 內建 WiFi 功能
  • 支援高容量可抽換 SD卡
  • 可拍照可錄影​
  • 最小可測洩漏​​ <0.001 CFM
  • 不限氣體種類
  • 不限真空漏或壓力漏
  • 極適用於電暈放電及表面放電檢測

 

SF6 具有良好的化學穩定性和熱穩定性,卓越的電絕緣性和滅弧性能。電氣強度約為空氣的 2.5 倍,滅弧能力更高達空氣的 100 倍以上,所以在超高壓和特高壓的範疇內,完全取代絕緣油和壓縮空氣而成為唯一的斷路器滅弧媒質。
 
六氟化硫 SF6,為無色、無味、無毒、無腐蝕性、不燃、不爆炸的氣體,密度約為空氣的 5 倍,標準狀態下密度為 6.0886kg/m3。在低溫和加壓情況下呈液態。冷凍後變成白色固體,昇華溫度 -63.9°C,熔點 -50.8°C,臨界溫度 45.55°C,臨界壓力為 3.759MPa。
 
SF在一大氣壓下液化溫度為 -62°C;在 1.2MPa 壓力下液化溫度為 0°C;一般充入斷路器的 SF壓力為 0.35~0.65MPa 範圍,液化溫度為 -40°C。
臨界溫度是 SF氣體出現液化的最高溫度,臨界壓力表示在這個溫度下出現液化所需的壓力。SF只有在溫度高於 -45°C 以上時才能保持氣態,在通常使用條件下有液化的可能性,因此 SF不能在低溫和過高壓下使用。現代 SF高壓斷路器的氣壓在   0.7MPa 左右,而 GIS 中除斷路器外其餘部分的充氣壓力一般不超過 0.45MPa。如果   20°時的充氣壓力為   0.75MPa (相當於斷路器中常用的工作氣壓),則對應的液化溫度約為 -25°C,如果 20°時的充氣壓力為 0.45MPa,則對應的液化溫度為 -40°C,所以一般不存在液化問題。只有在高寒地區才需要對斷路器加熱,或採用   SF6-N混合氣體來降低液化溫度。
 
Ultra Pro 可以檢測壓力低到 50mBar (0.005MPa) 的洩漏。以 0.35MPa (3500mBar) 壓力充填 SF6 的 GIS 非常適合用 Ultra Pro 全面快速的檢查。
 
註:1MPa = 10000mBar (所以 0.35MPa = 3500mBar)