本文關(guān)鍵詞：基于反射縱波的壓力容器壓力測(cè)量方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：壓力容器數(shù)量眾多、應(yīng)用非常廣泛,但其也是一種具有較高危險(xiǎn)性的特種設(shè)備。為保障安全生產(chǎn)和提高生產(chǎn)效率,壓力容器壓力狀態(tài)的監(jiān)控是生產(chǎn)運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)。但傳統(tǒng)的介入式壓力測(cè)量方法往往需要在壓力容器上開孔引壓,開孔會(huì)引起孔邊緣局部應(yīng)力集中和應(yīng)力分布不均,而應(yīng)力集中容易引發(fā)裂紋等缺陷,帶來(lái)了爆炸、泄漏等安全隱患。因此,研究非介入式壓力測(cè)量方法是經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中提出的迫切需要解決的科學(xué)問(wèn)題,也是檢測(cè)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。本文在前人研究成果和查閱國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,結(jié)合超聲波聲彈性原理以及板殼理論,提出了基于反射縱波的壓力容器壓力測(cè)量方法。相比常應(yīng)用于應(yīng)力檢測(cè)的臨界折射縱波(LCR波),反射縱波的電壓幅值要大,因此信噪比高,信號(hào)捕獲容易且互相關(guān)運(yùn)算求取的時(shí)延也更加準(zhǔn)確。實(shí)驗(yàn)表明,與臨界折射縱波相比,基于反射縱波的壓力測(cè)量方法抗干擾性增強(qiáng),測(cè)量靈敏度和壓力分辨率提高,靈敏度提高了32.2%。本文針對(duì)溫度對(duì)超聲波壓力測(cè)量的顯著影響,提出了一種實(shí)用的溫度補(bǔ)償?shù)膲毫y(cè)量模型,實(shí)驗(yàn)表明,該模型效果良好,測(cè)量相對(duì)誤差可控制在12%以內(nèi)。本文的主要工作在于： (1)建立了基于反射縱波的壓力測(cè)量模型。從聲彈性理論入手,詳細(xì)分析了應(yīng)力對(duì)超聲波波速的影響,利用板殼理論得到壓力容器內(nèi)壓與管壁應(yīng)力分布的關(guān)系。結(jié)合聲彈性理論和板殼理論,經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)化處理,推導(dǎo)出了基于反射縱波的壓力容器壓力測(cè)量模型。 (2)根據(jù)超聲波壓力檢測(cè)中傳播時(shí)延測(cè)量的特點(diǎn),提出了基于FIR數(shù)字濾波器的互相關(guān)時(shí)延測(cè)量方法。超聲波的聲彈性效應(yīng)非常微弱,壓力引起的超聲波傳播時(shí)延量非常微小,因此超聲波傳播時(shí)延量的精確測(cè)量是基于超聲波壓力測(cè)量方法需解決的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。基于互相關(guān)函數(shù)的時(shí)延測(cè)量方法只需要兩信號(hào)在波形上相似,幅值上沒有要求。這區(qū)別于傳統(tǒng)的計(jì)時(shí)方法需要固定電壓觸發(fā)計(jì)時(shí),當(dāng)信號(hào)幅值變化時(shí),將給時(shí)廷的測(cè)量帶來(lái)誤差。超聲波壓力測(cè)量中,超聲波接收信號(hào)的幅值受很多因素的影響,例如壓力、溫度、超聲波在管壁中的衰減等。因此基于互相關(guān)函數(shù)的時(shí)延測(cè)量方法是適合用于超聲波傳播時(shí)延測(cè)量的。FIR數(shù)字濾波器具有嚴(yán)格的線性相位,保證了濾波后信號(hào)具有相同的群延時(shí),不會(huì)給時(shí)廷測(cè)量帶來(lái)額外誤差。實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果表明基于FIR數(shù)字濾波器的互相關(guān)時(shí)延測(cè)量方法不僅算法簡(jiǎn)單快速,而且具有良好的可靠性。 (3)以水壓力罐為實(shí)驗(yàn)對(duì)象,從不同的探頭間距以及不同的壓力容器罐體兩個(gè)方面實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了基于反射縱波壓力測(cè)量模型的正確性�；诜瓷淇v波和臨界折射縱波的壓力測(cè)量對(duì)比實(shí)驗(yàn)表明,與臨界折射縱波相比,基于反射縱波的壓力測(cè)量方法靈敏度和測(cè)量精度更高,抗干擾性也增強(qiáng),應(yīng)用中有很大優(yōu)勢(shì)。為了消除溫度影響,根據(jù)實(shí)驗(yàn)分析得到的不同溫度條件下壓力引起的傳播時(shí)延隨壓力變化規(guī)律可認(rèn)為是一致的、與溫度無(wú)關(guān)的結(jié)論,提出了一種溫度補(bǔ)償?shù)臏y(cè)量模型。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,采用該溫度補(bǔ)償模型,壓力測(cè)量誤差可控制在一個(gè)較小范圍,有效地消除了溫度影響。
【關(guān)鍵詞】：壓力容器 壓力測(cè)量 超聲波 非介入式 反射縱波 溫度補(bǔ)償
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TH49;TP274.53
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-8
• Abstract8-10
• 目錄10-12
• 第一章 緒論12-20
• 1.1 壓力容器簡(jiǎn)介12-13
• 1.2 傳統(tǒng)壓力測(cè)量方法13-14
• 1.3 非介入式壓力測(cè)量方法14-16
• 1.4 本文研究的主要內(nèi)容和意義16-20
• 第二章 反射縱波的激發(fā)與傳播20-28
• 2.1 超聲波探頭20-22
• 2.2 超聲波激發(fā)與接收電路22-23
• 2.3 反射縱波23-26
• 2.4 本章小結(jié)26-28
• 第三章 基于反射縱波的壓力測(cè)量方法研究28-42
• 3.1 聲彈性理論28-31
• 3.2 板殼理論31-34
• 3.2.1 旋轉(zhuǎn)薄殼31-32
• 3.2.2 旋轉(zhuǎn)薄殼的無(wú)矩理論32-34
• 3.3 基于反射縱波的壓力測(cè)量模型34-37
• 3.4 溫度影響37-38
• 3.5 一發(fā)兩收探頭模式38-40
• 3.6 本章小結(jié)40-42
• 第四章 超聲波傳播時(shí)延測(cè)量方法研究42-54
• 4.1 超聲波傳播時(shí)延測(cè)量方法42-47
• 4.1.1 聲循環(huán)法42-43
• 4.1.2 基于TDC的時(shí)延測(cè)量方法43-44
• 4.1.3 基于互相關(guān)函數(shù)的時(shí)延測(cè)量方法44-47
• 4.2 基于FIR數(shù)字濾波器的互相關(guān)時(shí)廷測(cè)量方法47-53
• 4.2.1 FIR數(shù)字濾波器簡(jiǎn)介47-50
• 4.2.2 超聲波傳播時(shí)延測(cè)量結(jié)果分析50-53
• 4.3 本章小結(jié)53-54
• 第五章 基于反射縱波的壓力測(cè)量實(shí)驗(yàn)分析54-72
• 5.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)54-58
• 5.2 基于反射縱波的壓力測(cè)量模型的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證58-63
• 5.2.1 考慮不同的探頭間距59-62
• 5.2.2 考慮不同的壓力容器62-63
• 5.3 基于反射縱波與臨界折射縱波的壓力測(cè)量結(jié)果比較分析63-65
• 5.4 溫度影響65-68
• 5.4.1 溫度影響的幅值65-66
• 5.4.2 恒溫條件下傳播時(shí)延隨壓力的變化66-67
• 5.4.3 實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償?shù)臏y(cè)量模型67-68
• 5.5 測(cè)量誤差分析與討論68-69
• 5.6 本章小結(jié)69-72
• 第六章 總結(jié)與展望72-74
• 參考文獻(xiàn)74-78
• 攻讀碩士學(xué)位期間的主要科研成果78

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前7條

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6 吳守正,胡慶超;超聲波管外壓力測(cè)量[J];液壓與氣動(dòng);1989年03期

7 阮建富;張宏建;林韶峰;周洪亮;;一種測(cè)量超聲波傳播時(shí)間的裝置[J];自動(dòng)化儀表;2006年03期

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本文編號(hào)：372980