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基于超聲波技術(shù)的在線腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用研究

發(fā)布時間:2022-02-21 07:53
  近年來,基于脈沖反射式超聲波測厚原理的便攜式超聲波測厚儀在管道及容器壁厚的離線定期抽檢領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用。但對于一些腐蝕特別嚴(yán)重的場合無法滿足要求。需要長期實時在線監(jiān)測起到事故預(yù)警功能,保證生產(chǎn)安全。國外學(xué)者提出了一種將超聲波檢測設(shè)備通過波導(dǎo)技術(shù)安裝在管道設(shè)備上的超聲波腐蝕在線監(jiān)測的方案。然而在國內(nèi)超聲波腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)的研究還并不成熟,且在油田、化工廠等高腐蝕現(xiàn)場應(yīng)用甚少,本文對超聲波腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行研發(fā)設(shè)計,為高腐蝕現(xiàn)場的腐蝕監(jiān)測提供依據(jù)。論文工作主要分為六部分:第一,對本課題的研究背景和意義及主要的腐蝕監(jiān)測技術(shù)進(jìn)行綜述,闡明超聲波腐蝕監(jiān)測和波導(dǎo)技術(shù)的研究現(xiàn)狀。第二,給出超聲波腐蝕監(jiān)測的基本原理和波導(dǎo)裝置的設(shè)計原則,為系統(tǒng)設(shè)計提供理論依據(jù),通過對比確定系統(tǒng)設(shè)計方案。第三,對前端波導(dǎo)進(jìn)行設(shè)計。確定波導(dǎo)的設(shè)計參數(shù)、根據(jù)實際應(yīng)用需求設(shè)計兩套夾具和使用ANSYS軟件對其進(jìn)行穩(wěn)態(tài)熱分析和瞬態(tài)波分析,驗證波導(dǎo)良好的溫度緩沖和導(dǎo)波性能。第四,對超聲波腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)的硬件電路進(jìn)行選型、設(shè)計和仿真。依據(jù)系統(tǒng)總體方案,依次設(shè)計了電源電路、超聲波發(fā)射電路、回波處理電路、時間測量電路、控制電路和無線電路等,組成... 

【文章來源】:中國石油大學(xué)(華東)山東省211工程院校教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】:74 頁

【學(xué)位級別】:碩士

【文章目錄】:
摘要
abstract
第1章 引言
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 在線腐蝕監(jiān)測主要方法
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 超聲波腐蝕監(jiān)測研究現(xiàn)狀
        1.3.2 波導(dǎo)緩沖技術(shù)研究現(xiàn)狀
    1.4 論文主要研究內(nèi)容及組織結(jié)構(gòu)
第2章 超聲波與波導(dǎo)技術(shù)論述
    2.1 超聲波基本概念
    2.2 超聲波測厚方法與信號收發(fā)方式
        2.2.1 超聲波測厚方法
        2.2.2 信號收發(fā)方式
    2.3 超聲波腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)原理
        2.3.1 測厚布點原則
        2.3.2 腐蝕速率計算
    2.4 超聲波在波導(dǎo)中的傳播
        2.4.1 系統(tǒng)波源選擇和載入分析
        2.4.2 波導(dǎo)材料選擇
    2.5 本章總結(jié)
第3章 波導(dǎo)測厚裝置的設(shè)計與實驗
    3.1 波導(dǎo)桿的選擇與制備
    3.2 夾具設(shè)計
        3.2.1 探頭與波導(dǎo)桿的固定夾具設(shè)計
        3.2.2 波導(dǎo)桿與工件連接夾具設(shè)計
    3.3 波導(dǎo)桿模擬仿真
        3.3.1 有限元方法及ANSYS軟件介紹
        3.3.2 波導(dǎo)桿的熱分析
        3.3.3 波導(dǎo)桿波分析
    3.4 本章總結(jié)
第4章 超聲波腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)硬件電路設(shè)計
    4.1 系統(tǒng)總體方案
    4.2 電源電路
    4.3 超聲波發(fā)射電路
        4.3.1 脈沖發(fā)射電路
        4.3.2 高壓電路
    4.4 超聲波回波處理電路
        4.4.1 信號放大電路
        4.4.2 濾波電路
        4.4.3 檢波電路
        4.4.4 電壓比較電路
        4.4.5 時間測量電路
        4.4.6 控制電路
        4.4.7 數(shù)據(jù)傳輸單元
    4.5 本章小結(jié)
第5章 超聲波腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)軟件設(shè)計
    5.1 終端控制器軟件設(shè)計
    5.2 上位機(jī)軟件設(shè)計
    5.3 本章總結(jié)
第6章 腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)實驗與數(shù)據(jù)分析
    6.1 系統(tǒng)過程波形測試
    6.2 超聲波測厚實驗
    6.3 系統(tǒng)誤差分析
    6.4 本章總結(jié)
總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
致謝


【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]電場指紋法腐蝕監(jiān)測技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用研究[J]. 龐斌,姜勝利.  腐蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù). 2017(06)
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[4]基于LabVIEW平臺的信號實時采集與處理系統(tǒng)[J]. 郭天宇,代中華,張志濤,范新剛.  聲學(xué)技術(shù). 2014(06)
[5]基于TDC-GP21芯片的超聲波管道腐蝕監(jiān)測技術(shù)[J]. 楊理踐,高飛,高松巍.  儀表技術(shù)與傳感器. 2014(12)
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[8]高升壓比DC-DC變換器的研究[J]. 沈健,劉鴻鵬,王衛(wèi).  電源學(xué)報. 2014(05)
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碩士論文
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[2]高溫管道超聲波腐蝕監(jiān)測技術(shù)的研究[D]. 高飛.沈陽工業(yè)大學(xué) 2014
[3]高溫管道壁厚在線監(jiān)測及管理系統(tǒng)研發(fā)[D]. 秦良杰.浙江理工大學(xué) 2013
[4]管道在線超聲波腐蝕監(jiān)測技術(shù)的研究[D]. 王健.沈陽工業(yè)大學(xué) 2013
[5]高效率升壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器設(shè)計研究[D]. 秦志強.西安電子科技大學(xué) 2013
[6]科學(xué)測厚系統(tǒng)的研究及在煉化企業(yè)的應(yīng)用[D]. 張征.北京化工大學(xué) 2012
[7]基于單片機(jī)的便攜式超聲波測厚儀的研制[D]. 王占元.北京化工大學(xué) 2011
[8]基于電化學(xué)阻抗的快速腐蝕測試儀的研制[D]. 楊尊壹.華中科技大學(xué) 2011
[9]基于LabVIEW的嵌入式光電信號處理儀器設(shè)計[D]. 涂欽.福建師范大學(xué) 2010
[10]固體材料密度超聲檢測技術(shù)研究[D]. 郭芳.中北大學(xué) 2008



本文編號:3636823

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