基于表面波的薄壁容器壓力測(cè)量方法.pdf

1、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)。基于這個(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

2、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.

3、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，

4、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