壓力容器廣泛應用于現(xiàn)代工業(yè)中,為了保證其有效而安全地運行,需要測量和監(jiān)控容器內(nèi)的壓力值。傳統(tǒng)的壓力測量方法大多需要在壓力容器壁上開孔引壓,這將引起所開孔區(qū)域的應力集中,給容器運行和維護帶來安全隱患。因此有必要研究一種不需開孔的非侵入式壓力檢測方法。超聲波在介質(zhì)中的傳播速度與介質(zhì)的應力和溫度有關(guān)。研究表明,基于表面波的壓力容器壓力測量方法是可行的。但是僅采用表面波,該種壓力測量方法難以應用于球形壓力容器等對象。本文提出了基于超聲臨界折射縱波和表面波的壓力測量方法。分別建立了臨界折射縱波和表面波的傳播時間變化量與容器內(nèi)壓力、溫度的關(guān)系模型。在此基礎(chǔ)上,提出了兩波參比式壓力測量方法；提出了基于零相位數(shù)字濾波器的互相關(guān)時延估計方法。本文的主要研究成果和創(chuàng)新點如下：（1）推導了臨界折射縱波和表面波的傳播時間變化量與容器內(nèi)壓力、溫度之間的關(guān)系模型。詳細分析了應力、溫度這兩個主要因素對超聲波波速和超聲傳播距離的影響,結(jié)合圓柱形壓力容器與球形壓力容器的應力分布特點,經(jīng)過適當?shù)暮喕幚?建立了這兩類容器中臨界折射縱波和表面波的傳播時間變化量與壓力、溫度的關(guān)系模型。在此基礎(chǔ)上,為了降低溫度的影響,提出了兩... 

【文章來源】：浙江大學浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：139 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
目次
主要符號清單
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 壓力容器簡介
        1.2.1 壓力的來源
        1.2.2 薄膜理論及其應用
    1.3 常用壓力檢測方法
    1.4 超聲壓力檢測技術(shù)及進展
        1.4.1 縱波射入式壓力測量方法
        1.4.2 超聲反射式壓力測量方法
        1.4.3 基于聲彈性的表面波壓力測量方法
    1.5 本文的主要研究內(nèi)容及意義
第2章 超聲波檢測技術(shù)綜述
    2.1 超聲學概述
    2.2 表面波的特點和主要應用
    2.3 臨界折射縱波簡介
        2.3.1 臨界折射縱波的激發(fā)與接收
        2.3.2 臨界折射縱波的特點
    2.4 超聲波應力檢測技術(shù)及進展
        2.4.1 超聲波應力檢測理論
        2.4.2 超聲波應力檢測的應用
    2.5 小結(jié)
第3章 基于臨界折射縱波和表面波的壓力測量模型
    3.1 應力對超聲波波速的影響
        3.1.1 應力對臨界折射縱波波速的影響
        3.1.2 應力對表面波波速的影響
    3.2 應力對超聲波傳播距離的影響
    3.3 溫度對超聲波傳播的影響
        3.3.1 溫度對傳播速度的影響
        3.3.2 溫度對傳播距離的影響
    3.4 圓柱形壓力容器超聲傳播時間變化量與壓力、溫度的關(guān)系模型
        3.4.1 圓柱形壓力容器應力分布特點
        3.4.2 臨界折射縱波傳播時間變化量與壓力、溫度的關(guān)系模型
        3.4.3 表面波傳播時間變化量與壓力、溫度的關(guān)系模型
        3.4.4 圓柱形壓力容器參比式壓力測量模型
    3.5 球形壓力容器超聲傳播時間變化量與壓力、溫度的關(guān)系模型
        3.5.1 球形壓力容器的應力分布特點
        3.5.2 球形壓力容器參比式壓力測量模型
    3.6 小結(jié)
第4章 超聲波聲時差測量方法研究
    4.1 聲時差測量方法
        4.1.1 回振法
        4.1.2 基于TDC的聲時測量方法
        4.1.3 基于互相關(guān)函數(shù)的時延估計方法
    4.2 基于零相位數(shù)字濾波器的互相關(guān)時延估計方法
        4.2.1 零相位數(shù)字濾波器簡介
        4.2.2 時延估計結(jié)果及比較
    4.3 小結(jié)
第5章 基于臨界折射縱波和表面波的壓力測量實驗研究
    5.1 壓力實驗系統(tǒng)
        5.1.1 超聲波激發(fā)和接收裝置
        5.1.2 超聲波探頭
        5.1.3 耦合劑
        5.1.4 實驗壓力容器
        5.1.5 示波器及超聲波典型信號
    5.2 臨界折射縱波和表面波復合探頭設(shè)計
    5.3 基于復合探頭的壓力測量實驗
        5.3.1 水罐壓力測量實驗
        5.3.2 氣罐壓力測量實驗
        5.3.3 誤差分析與討論
    5.4 小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻
作者簡歷
攻讀博士學位期間的主要科研成果


【參考文獻】：
期刊論文
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[5]《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》壓力容器分類[J]. 鄭津洋,吳琳琳,壽比南,謝鐵軍,陳朝暉.  壓力容器. 2009(05)
[6]2008年特種設(shè)備統(tǒng)計分析[J]. 郭奎建.  中國特種設(shè)備安全. 2009(05)
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博士論文
[1]基于表面波的薄壁容器壓力測量方法[D]. 賀慶.浙江大學 2007
[2]基于超聲波的非侵入式壓力測量方法研究[D]. 林韶峰.浙江大學 2005



本文編號：3467375