超声波泄漏检测仪的核心工作原理是利用超声波传感器捕捉泄漏点或设备异响产生的高频声波（通常20kHz~100kHz，超出人耳听觉范围），通过分析声波的强度、频率、分布特征，实现对气体/液体泄漏或机械故障的非接触式检测与定位。其本质是将不可见的泄漏或异常转化为可识别的电信号，结合信号处理技术实现精准判断。以下从超声波的产生、传播特性、信号捕获与分析三个关键环节展开说明：
 

　　一、超声波的产生：泄漏与设备异响的“声学信号源”​
 

　　当气体或液体发生泄漏时(如管道裂缝、阀门密封失效、容器破损)，高压介质(气体/液体)从高压区向低压区高速喷射，会因湍流、空化效应或介质振动激发高频声波(超声波)。具体机制包括：
 

　　气体泄漏：高压气体(如压缩空气、天然气)从微小缝隙喷出时，气流与周围空气剧烈摩擦、碰撞，产生湍流涡旋，涡旋的不规则振动激发超声波(频率通常在20kHz~50kHz)；若泄漏口较小(如针孔)，气流加速时还可能因“绝热膨胀”产生高频振动(类似哨声)。
 

　　液体泄漏：液体(如水、油)从高压管道泄漏时，液柱撞击周围固体表面(如地面、设备外壳)或与其他液体混合，引发局部压力脉动，产生超声波(频率多在20kHz~80kHz)；若液体中存在气泡(如泵体气蚀)，气泡破裂(空化效应)也会释放宽频带超声波(峰值可能在40kHz~100kHz)。
 

　　设备机械异响：轴承磨损、齿轮啮合不良、阀门内漏(如阀门未关闭时的流体剪切)等机械故障，会因部件间的异常摩擦、撞击或流体扰动产生特征性超声波(如轴承磨损的“咔嗒”声对应高频脉冲，阀门内漏的“嘶嘶”声对应连续高频噪声)。

 

　　二、超声波的传播特性：泄漏信号的“可探测性”基础​
 

　　超声波(频率>20kHz)与普通声波(可听声)相比，具有方向性强、能量衰减小、穿透性好的特性，这使其成为泄漏检测的理想载体：
 

　　方向性：超声波波长较短(如40kHz的波长在空气中约8.5mm)，近似直线传播，不易发散，因此传感器可定向接收泄漏点的信号(“声束指向性”)，便于精准定位泄漏位置。
 

　　低衰减：在空气中，超声波的衰减系数远低于可听声(如40kHz声波的衰减约为1dB/m，而1kHz声波衰减约10dB/m)，因此可检测较远距离的泄漏(如10~30米外的气体泄漏)。
 

　　抗干扰性：环境中的可听声(如说话声、机器轰鸣)频率<20kHz，不会与超声波信号重叠，因此超声波检测可有效避开低频噪声干扰(需避免高频电磁噪声，如变频器、无线电)。
 

　　三、信号捕获与分析：从声波到泄漏判定的“转化链”​
 

　　超声波泄漏检测仪通过传感器→信号处理→特征分析→结果输出的流程，将声波转化为可识别的检测结果，核心步骤如下：
 

　　1. 超声波信号的捕获：传感器的作用​
 

　　检测仪前端搭载超声波传感器(如压电陶瓷传感器、电容式传感器)，其作用是将空气中的超声波振动转换为电信号(模拟电压或电流)。
 

　　压电陶瓷传感器：利用压电材料的“逆压电效应”(机械振动→电荷)，对20kHz~100kHz的高频振动敏感，响应速度快(ns级)，适合捕捉瞬态泄漏信号(如气体喷射)；
 

　　电容式传感器：通过检测声波引起的极板间距变化(电容变化)转换为电信号，灵敏度更高(可检测微帕级声压)，适合弱泄漏或远距离检测。
 

　　2. 信号处理：放大、滤波与降噪​
 

　　传感器输出的电信号通常较弱(μV~mV级)，需经前置放大器放大(增益可调，如40~80dB)；随后通过带通滤波器(如20kHz~100kHz)滤除非目标频段噪声(如低频振动、高频电磁干扰)；部分仪器还采用数字信号处理（DSP）技术(如自适应滤波、小波变换)，进一步抑制环境噪声(如电机高频谐波)，提取泄漏特征信号。
 

　　3. 特征分析：强度、频率与分布的判定​
 

　　处理后的信号需通过以下特征判断是否为泄漏或异常：
 

　　强度（声压级）：泄漏量与超声波强度正相关(泄漏越大，气流/液流越剧烈，声压级越高)。检测仪通过内置的声压级计(单位：dBμV或dB SPL)量化信号强度，设定阈值(如>60dBμV为有效泄漏)，过滤背景噪声。
 

　　频率分布：不同类型泄漏或故障的超声波频率特征不同(如气体泄漏多为20kHz~50kHz连续谱，轴承磨损为50kHz~100kHz脉冲群)，通过频谱分析(FFT快速傅里叶变换)可识别特征频率，辅助分类(如区分气体泄漏与机械异响)。
 

　　空间分布：利用传感器的方向性(如抛物面反射罩聚焦声束)，通过“扫描式检测”(沿管道、设备表面移动传感器)观察信号强度变化——泄漏点处信号强(声压级峰值)，由此定位泄漏位置(精度可达±5cm)。
 

　　4. 结果输出：可视化与报警​
 

　　最终，检测仪通过显示屏(实时显示声压级、频率谱)、指示灯(如红色报警灯)或耳机(播放可听化声音，将超声波调制为1kHz~5kHz的可听声，人耳更易分辨)输出结果，部分设备还支持数据记录(存储时间、位置、强度)与无线传输(如蓝牙、LoRa)至后台系统。
 

　　总结​
 

　　超声波泄漏检测仪的核心逻辑是：泄漏或设备异响激发超声波→传感器捕获声波并转换为电信号→信号处理提取特征→通过分析强度、频率、分布判定泄漏位置与严重程度。其优势在于非接触、高灵敏度、抗干扰强，可快速定位气体/液体泄漏或机械故障，广泛应用于工业设备维护、能源安全、环保监测等领域。