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特种设备安全检验:国产声发射 TCSSHAE 全波形智能检测系统(2026)

发布时间:2026-08-17阅读:5



摘要


在《特种设备安全与节能事业发展 “十五五” 规划》政策导向下,特种设备向风险预控、在线监测、预防性维护转型。北京采声科技推出TCSSHAE 国产声发射全波形智能监测系统,实现大通道、18 位高精度采集,适配承压特种设备、石化罐区、航空航天、岩土工程多场景,完成进口声发射设备平滑替代,满足国产化自主可控要求。

关键词:国产声发射;TCSSHAE;特种设备检验;声发射监测;全波形采集;十五五规划;无损检测;AE 监测

一.政策背景

十五五特种设备安全主要任务

《特种设备安全与节能事业发展 “十五五” 规划》明确提出提升设备运维管理水平,主动防控 “物的不安全状态” 三大核心方向:

1.重点管控油气化工领域、人员密集场所、压力容器等重点设备、动火作业关键环节;

2.强化设备安装、改造、修理全过程质量管控,推广基于风险的预防性维护保养模式;

3.实现特种设备运行状态实时监控、风险预警、隐患提前消除。


随着工业装备大型化、长周期服役,复合材料以及深部岩土工程快速应用,行业对声发射监测设备提出四大硬性需求:

• 大通道数、高精度采集、高同步性、高可靠性;

• 全工况适配、软硬件国产化自主可控;

• 兼容多材料、多频段声发射信号;

• 配套科研级分析算法。

二.行业须知

什么是特种设备?

特种设备特指具备较高人身、财产安全风险的八大类设备,包含锅炉、压力容器(含气瓶)、压力管道、电梯、起重机械、客运索道、大型游乐设施、场(厂)内专用机动车辆,整体分为承压设备、机电设备两大类别:


(一)承压类特种设备:锅炉、压力容器(含气瓶)、压力管道

此类设备内部承载介质普遍存在高温、高压、深冷、易燃、易爆、剧毒等危险特性。 若设备出现腐蚀、裂纹、破损,极易引发介质泄漏、爆炸事故,进而诱发火灾、有毒有害物质扩散、大范围环境污染等重大灾难性后果。

(二)机电类特种设备:电梯、起重机械、客运索道、大型游乐设施、场(厂)内专用机动车辆

设备运行过程中易出现挤压、碰撞、人员坠落、人员长时间滞留受困等安全险情。 该类事故直接作用于人员,一旦发生,将对群众生命安全造成严重伤害,带来巨额财产损失。

三.无损检测

声发射技术应用领域

声发射是一种动态无损检测技术,可捕捉结构内部裂纹萌生、扩展、腐蚀损伤释放的弹性波。

可用于特种设备健康监测、岩石力学损伤试验、航空航天构件全生命周期评价,实现缺陷早期识别与安全状态评估;覆盖石化、电力、特检、轨道交通、矿山水利、航空航天、军工、高校科研等场景。

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四.无损检测

特种设备行业痛点

当前特种设备检验中,石化罐区、压力容器、常压储罐、长输管线、工业气瓶等装备服役周期逐步进入集中更新阶段,传统声发射设备及现有同类产品存在诸多痛点:

• 通道扩展性不足:单卡通道密度低,难以适配大型全域监测需求;

• 采集精度有限:微弱信号捕捉能力弱,AD采样精度多为16位,易造成早期缺陷漏检;

• 现场抗干扰能力差:部分设备无硬件滤波,复杂工况下稳定性不足;

• 软件适配性低:操作繁琐、报告生成效率低,部分进口设备定位功能需单独收费。

叠加十五五对检测仪器国产化、数据安全自主可控要求,用户普遍陷入三难处境:

1.继续老旧设备,无法满足新标准;

2.升级进口设备,采购成本高、交付周期长、售后响应慢;

3.低端国产贴牌产品,牺牲检测精度与长期稳定性。

五.解决方案

国产声发射TCS-SHAE

在此背景下,北京采声科技推出新一代TCS-SHAE全波形智能声发射监测系统——依托MISTRAS美国物理声学(PAC)核心算法,结合FPGA专家系统与自主研发的检测评价模型,实现90%以上国产化率,既是PAC设备平滑替代的首选方案,也以更高适配性、更强自主可控性,回应行业对安全、高效、低成本检测方案的迫切需求。

产品基础信息

1.品牌:北京采声

2.型号:TCSSHAE

3.特点:大通道、高精度、智能化

4.产品定位:特种设备专用国产化声发射(AE)无损监测检测一体化装备,硬件、软件自主研发,面向承压类、机电类特种设备开展不停机在线监测与定期检测,实现裂纹萌生扩展、腐蚀损伤、结构异常的早期预警,适配特检机构、石化厂区、大型装备运维现场使用。

5.组成:声发射传感器、前置放大器、多通道采集主机SHAE、声发射分析软件CS-win-V2.3

TCS-SHAE系统核心能力




适配真实工业检测场景

1.声发射主机:通道灵活扩展,覆盖全规模检测需求

系统采用模块化设计,适配不同规模检测场景,通道配置优势显著:

• 单机通道:8128 通道自由选配,单卡 8 通道高密度,优于进口单卡 24 通道、普通国产单卡 4 通道;

• 多机级联:多主机协同可扩展至8256 通道,远超同类国产最大 48 通道上限,适配大型罐区、管网群、大型压力容器全域布点;

• 插拔式通道模块,现场快速扩容,缩短项目部署周期。

硬件选型:便携式主机、IP68 三防工业主机,提供 64 通道、128 通道标准化整机方案。

外观

便携式主机

插拔式结构

外观

IP68三防主机

TCS-SHAE:国产声发射64通道

TCS-SHAE:国产声发射128通道

2. 18位高精度采集,微弱缺陷更易识别

针对早期缺陷漏检痛点,系统在采集精度上实现突破,对标国际高端水平:

• 18 位高精度 AD 转换器,采样率 65MS/s;进口主流设备最高 40MS/s,多数国产设备仅 10MS/s,信号动态范围更大;

• 硬件滤波:4 高通 + 7 低通硬件滤波,FPGA 并行架构,抑制工业现场电磁干扰,提升声源定位可靠性;

• 国产化计算可选:标配进口 18 位 AD、CPU;特殊安全场景支持龙芯 3A6000 处理器 + 银河麒麟操作系统,实现核心计算单元全国产化,彻底摆脱海外技术限制。

3. 全场景传感器矩阵,适配严苛工况

针对国内工业场景的多样性,系统配备完整传感器体系,兼容性与适配性突出,降低用户替换成本:

• 兼容PAC及主流标准探头,相较于进口设备仅支持自有探头、部分国产设备需外购探头的限制,无需额外更换配套设备,实现PAC设备平滑替换;

• 涵盖常压储罐腐蚀专用、压力容器裂纹专用、本安防爆、高低温(-200℃~500℃)、全密封水下、微型宽频等全系列传感器,全面覆盖各类复杂工况;

• 5V低功耗供电模式,符合石化行业连续接触电压安全要求,防爆区使用更安全,而同类进口及国产设备多以28V供电为主,难以适配石化防爆场景需求。

重点

特殊工况传感器

1. 高温高压传感器:耐温最高 380℃(岩体、航空发动机热端构件试验)

2. 低温传感器:耐温最低 - 150℃(航天热真空模拟、冻融岩石试验)

3. 防爆传感器:本安防爆设计(井下矿山、石化储罐、航天燃料舱检测)

4. 防水 / 水下传感器:全密封防水结构(水下岩体、水下航天构件模拟试

验)

5. 宽频传感器:100kHz–1000kHz 宽频响应(航空全类型复材通用检测)

6. 微型贴片传感器:超薄微型款(航空狭小舱体、小型岩石试样试验室测

试)

4.声发射软件CSwinV2.3一体化分析软件,贴合国内检测人员使用习惯

依托PAC核心逻辑优化,降低上手成本,功能全面且便捷:

• 操作逻辑与PAC平台完全一致,零学习成本,新老用户均可快速上手,相较于进口设备复杂界面、其他国产设备自主界面,大幅提升操作效率;

• 全维度声源定位全部开放,无额外收费:区域、线性、平面、柱面、球面、罐底专用定位、三维岩体定位、机翼曲面定位、缠绕气瓶球面定位;

• 可视化分析:波形、参数表、相关图、定位云图、三维成像同步展示;支持聚类分析、强度分析、逻辑滤波;

• 数据导出 Excel/TXT/CSV,自动生成检测报告,支持数据回放二次分析;

• 开放 DLL 接口支持二次开发;终身免费软件升级,不限安装站点。

重点

定位功能

全维度源定位功能(扩充了岩土、航空专用定位模型)

• 区域定位、线性定位

• 平面定位、柱面定位、球面定位(压力容器、航空机身曲面)

• 三维定位、球面定位(地下岩体三维空间、全尺寸飞机整机)

• 罐底专用定位(储罐)

• 岩体三维空间定位、边坡平面定位、三轴试样立方体定位

• 机翼曲面定位、复合材料层板平面定位、缠绕气瓶球面定位

重点

数据显示与图形分析

• 波形图、参数表、相关图、定位图同步显示;

• 点图、柱状图、彩色图、三维图;

• 逻辑滤波、聚类分析、强度分析、联动分析.

六.行业标准

不同行业声发射遵循标准

TCS-SHAE 系统严格遵循中国现行有效、最新版的国家及行业技术标准,同时兼容岩石力学试验规范、航空航天无损检测行业准则,检测结果具备法定效力、科研数据可信度、军工试验合规性,可直接用于特种设备定期检验、在役监测、安全评价、岩石力学室内试验、岩体工程现场预警、航空构件静力 / 疲劳试验报告出具。

特种设备行业标准

1. GB/T 18182-2025《金属压力容器声发射检测及结果评价方法》

2. NB/T 47013.9-2021《承压设备无损检测 第 9 部分:声发射检测》

3. JB/T 10764-2023《无损检测 常压金属储罐声发射检测及评价方法》4. 相关工业防爆、电磁兼容、机械安全、环境适应性等国家通用标准

岩石力学 / 岩土工程规范

1. GB/T 50266-2013《工程岩体试验方法标准》(岩石声发射损伤监测)

2. 《岩石声发射试验技术规程》(高校岩土实验室通用试验规范)

3. 矿山、水利、隧道围岩动态监测行业技术导则(岩爆、边坡失稳预警)

航空航天无损检测标准

1. ASTM E2982-21《航空航天纤维缠绕压力容器声发射检测指南》

2. 国军标航空复合材料静力试验声发射监测通用要求

3. 航空金属结构疲劳损伤声发射评价行业规范

七.设备对比

国产声发射vs进口产品

相比进口品牌依赖海外供应链、交付周期长、核心技术封闭、售后受限、 无国产岩土 / 航空专用算法、软件授权收费高昂等短板,TCSSHAE 系统具备现货供应、快速交付、核心技术开放、全周期技术支持、软件终身免费迭代、可针对岩石力学 / 航空航天定制开发专用算法模块等不可替代的优势,是国家推进关键装备国产化替代、岩土与航空科研自主化的优选方案。目前,北京采声科技有限公司国产声发射已经得到工信部认证,满足国产化要求。系统核心元器件国产化率>90%,从采集处理芯片、FPGA 处理

器、高速接口电路、模拟前端到结构设计、算法软件、专用传感器均为国内自主研发设计,整机在国内完成生产、组装、标定与测试,摆脱对进口元器件、核心技术、海外供应链的依赖,无断供风险、无技术壁垒、无授权限制,全面满足央企、国企、特检机构、能源企业、航空航天院所、军工单位、高校重点实验室等。


热门问题

声发射AE



Q1:TCSSHAE 可以直接替换原有 PAC 声发射系统吗?

答:可以,硬件兼容 PAC 系列传感器,软件操作好上手,原有检测人员几乎不需要重新学习。

Q2:这套国产声发射检测报告能否用于特种设备法定检验?

答:系统完全符合 GB/T 181822025、NB/T47013.92021 等现行标准,采集、定位、评价流程满足特检出具报告要求。

Q3:最大支持多少通道,适合大型储罐群监测吗?

答:单机最高 128 通道,多主机级联扩展至 256 通道,插拔模块,适合罐区、长管线这类大范围阵列监测。

Q4:防爆现场可以直接使用吗?

答:搭配本安防爆传感器,传感器则采用 5V 低功耗供电,满足石化防爆区使用条件。



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