高温环境下超声波声速检测系统设计

发布时间：2018-02-05 01:54

  本文关键词： 超声波 声速 高温 波导杆 数据采集处理系统 LabVIEW　出处：《中北大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：测量超声波的声速可以侧面反映流量,距离,温度,气体浓度等物理量参数,因此超声波声速的测量对上述物理量的检测有重要意义。常规超声换能器用接触式测试方法在高温环境下测量声速有以下两点限制:1、在高温环境下(500℃),压电陶瓷晶片存在退极化现象;2、探头材料在高温环境下会因不同的热膨胀系数使超声换能器失效。在本论文中,利用导波杆作为传感器,研制了一套高温环境下的超声波测速系统,可以隔绝高温对超声换能器的影响,并能够采集高温环境下的超声波回波计算出声速。系统所使用的波导杆只需较短的距离即可将高温降到适合换能器正常工作的范围无需冷却装置。本文在已有的超声波检测系统的基础上,开发了整套高温环境下的超声波声速检测系统并在下文中重点描述了检测系统中硬件系统的设计过程。首先,根据超声波的理论选择了直探头激发1MHz激励波对声速进行检测,再通过仿真与实测选择陶瓷为传感器材料。通过对比不同种类的超声探头和耦合剂最后选择直探头作为换能器,甘油充当耦合剂。其次,设计了硬件检测系统。其中发射系统实现了产生超声波激励信号,接收系统实现了将回波信号限幅、去噪、增益可调放大、数模转换、数据存储、USB2.0数据传输的功能。最后,通过上位机软件LabVIEW开发了基于USB2.0的高速数据采集、算法处理与控制系统。通过实验验证,文章设计的高温环境下的超声波声速检测系统能够实时响应传感器外界条件的变化,可以长时间测量高达1600℃时的超声波声速。检测系统可以在高温环境下进行声速测量也可以在已知温度-声速关系的情况下对温度进行测量。
[Abstract]:The measurement of ultrasonic velocity can reflect the physical parameters such as flow, distance, temperature, gas concentration and so on. Therefore, the measurement of ultrasonic velocity is of great significance to the detection of the above-mentioned physical quantities. The conventional ultrasonic transducer uses contact measurement method to measure the velocity of sound in the high temperature environment, which has the following two limitations: 1: 1. In the high temperature environment of 500 鈩，

本文编号：1491778