發(fā)布時(shí)間：2020-07-16 00:46

【摘要】： 薄壁壓力容器是一種常見的工業(yè)設(shè)備，為了保證生產(chǎn)過(guò)程的順利進(jìn)行，經(jīng)常需要檢測(cè)它們的壓力�，F(xiàn)有的壓力測(cè)量方法大部分需要在被測(cè)對(duì)象上開孔接引壓管，因此對(duì)設(shè)備制造和后期維護(hù)帶來(lái)了諸多安全隱患。表面波傳播速度與傳播介質(zhì)的應(yīng)力、溫度有關(guān)�；谶@個(gè)原理，本文建立了Rayleigh波傳播時(shí)間與溫度、壓力之間的詳細(xì)關(guān)系模型，在此基礎(chǔ)上，提出了軸向與切向參比式壓力測(cè)量方法；探討了表面溫度與壓力共同測(cè)量方法；提出了基于希爾波特黃變換的互相關(guān)時(shí)延估計(jì)方法，并開發(fā)了雙路可循環(huán)超聲波時(shí)間測(cè)量裝置。本文的主要研究成果有： 1．推導(dǎo)了表面波傳播時(shí)間變化量與容器壓力、溫度之間的關(guān)系模型。表面波傳播速度受應(yīng)力、溫度、溫度應(yīng)力和曲率的影響；表面波傳播距離受到應(yīng)變、溫度影響。本文詳細(xì)分析了這些影響因素，發(fā)現(xiàn)壓力與溫度對(duì)表面波傳播時(shí)間的影響最大，且同一數(shù)量級(jí)，其余因素相對(duì)于這兩個(gè)因素影響很小，因此，忽略影響較小的因素，推導(dǎo)建立了表面波傳播時(shí)間變化量和薄壁圓柱容器壓力、溫度之間的關(guān)系模型。 2．設(shè)計(jì)了基于TDC(Time-to-Digital Converter)的雙路可循環(huán)表面波傳播時(shí)間測(cè)量系統(tǒng)。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉；實(shí)現(xiàn)了表面波傳播時(shí)間的在線測(cè)量；采用回振法提高了時(shí)間測(cè)量精度；可以同時(shí)測(cè)量?jī)陕访}沖輸入的時(shí)間差。很好的滿足了參比式壓力測(cè)量以及表面溫度、壓力同時(shí)測(cè)量的要求。 3．提出了基于希爾波特黃的廣義互相關(guān)時(shí)延估計(jì)方法，提高了互相關(guān)時(shí)延估計(jì)精度。當(dāng)超聲波信號(hào)有較大的變形和衰減時(shí)，在互相關(guān)函數(shù)方法作時(shí)延估計(jì)之前，需要采用信號(hào)處理的方法降噪以提高時(shí)間測(cè)量精度。通過(guò)實(shí)驗(yàn)比較了希爾波特黃變換法與小波變換法，最終選擇了希爾波特黃變換。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，希爾波特黃變換法有更好的降噪效果，且運(yùn)算過(guò)程更簡(jiǎn)單，運(yùn)算速度更快，有效的提高了超聲波檢測(cè)壓力的精度。 4．提出了參比式壓力測(cè)量方法，并對(duì)容器壓力與表面溫度同時(shí)測(cè)量作了初步研究。在中低壓范圍內(nèi)，針對(duì)鋼鐵材料容器，分析了表面波傳播時(shí)間變化量和容器壓力、溫度之間的關(guān)系模型的各項(xiàng)數(shù)量級(jí)，并以此為基礎(chǔ)對(duì)關(guān)系模型進(jìn)行了簡(jiǎn)化，得到更易實(shí)用的簡(jiǎn)化模型；根據(jù)簡(jiǎn)化模型，提出了軸向與切向參比式壓力測(cè)量方法，該方法減少了溫度與溫度應(yīng)力的影響；最后，對(duì)容器表面溫度與壓力的同時(shí)測(cè)量方法作了初步研究。選擇水壓力罐和氣穩(wěn)壓罐為實(shí)驗(yàn)對(duì)象。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，簡(jiǎn)化模型正確；軸向與切向參比式壓力測(cè)量方法克服了容器溫度變化和溫度應(yīng)力的影響，具有較高的精度。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號(hào)】：TH49;TG806
【圖文】：

5.1.1水罐壓力測(cè)量實(shí)驗(yàn)(l)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)水罐壓力測(cè)量實(shí)驗(yàn)裝置如圖5一1所示。實(shí)驗(yàn)對(duì)象是一臺(tái)自制的小型壓力容器，容器內(nèi)部裝滿水，通過(guò)一臺(tái)手搖泵可以向容器內(nèi)壓入水，以此來(lái)改變?nèi)萜鲀?nèi)的壓力。單向閥的作用是阻止進(jìn)入容器內(nèi)的水倒流，以保證容器內(nèi)的壓力穩(wěn)定。容器壓力值的大小可以通過(guò)容器頂部的壓力表讀出。

5.1.2氣罐壓力測(cè)量實(shí)驗(yàn)(l)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)如圖5一9所示，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)包括氣穩(wěn)壓罐與空壓機(jī)，空壓機(jī)向氣穩(wěn)壓罐中壓入氣體，使穩(wěn)壓罐中的壓力升高。穩(wěn)壓罐高度約 1.6米，直徑約為1.4米，容積為0.6立方米，加壓介質(zhì)為空氣;設(shè)計(jì)壓力1.IMPa，重量:253Kg;設(shè)計(jì)溫度150℃。穩(wěn)壓罐材料為Q235B，Q表示屈服點(diǎn)

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本文編號(hào)：2757244